JP4900035B2 - Soldering method, soldering apparatus, and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Soldering method, soldering apparatus, and semiconductor device manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は、回路基板上に半田付けされた半導体素子に半田付け対象物を半田付けする半田付け方法、半田付け装置、及び半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a soldering method, a soldering apparatus, and a semiconductor device manufacturing method for soldering an object to be soldered to a semiconductor element soldered on a circuit board.

半導体装置として、ヒートシンクに積層接着された回路基板の回路パターン上に半導体素子が搭載されたものが知られている。そして、この半導体装置では半導体素子で発生した熱はその下面から回路基板を介してヒートシンクに伝導されて放熱（放散）される。また、このような半導体装置において、半導体素子の冷却を補助するための接合物を半導体素子に接合したものがある。   As a semiconductor device, a semiconductor device in which a semiconductor element is mounted on a circuit pattern of a circuit board laminated and bonded to a heat sink is known. In this semiconductor device, the heat generated in the semiconductor element is conducted from the lower surface to the heat sink via the circuit board to be dissipated (dissipated). In addition, in such a semiconductor device, there is a semiconductor device in which a joint for assisting cooling of the semiconductor element is joined to the semiconductor element.

図１２に示すように、特許文献１に開示のインバータ装置（半導体装置）８０においては、液冷式冷却器（ヒートシンク）８１における冷却管８１ａが絶縁基板８２（回路基板）に近い線膨張係数を有する材料により形成され、該冷却管８１ａには絶縁基板８２の裏面が直接接合されている。絶縁基板８２には複数の半導体素子８３が接合されている。また、各半導体素子８３上には熱緩衝板８４を介して導体８５が接続されている。このため、特許文献１のインバータ装置８０においては、急激な温度上昇が発生すると、熱緩衝板８４が急激な温度上昇を吸収し得る過渡的な蓄熱材として機能し、半導体素子８３が過熱状態になることを抑制するようになっている。   As shown in FIG. 12, in the inverter device (semiconductor device) 80 disclosed in Patent Document 1, the cooling pipe 81a in the liquid cooling type cooler (heat sink) 81 has a linear expansion coefficient close to that of the insulating substrate 82 (circuit board). The back surface of the insulating substrate 82 is directly joined to the cooling pipe 81a. A plurality of semiconductor elements 83 are bonded to the insulating substrate 82. A conductor 85 is connected to each semiconductor element 83 via a heat buffer plate 84. For this reason, in the inverter device 80 of Patent Document 1, when a sudden temperature rise occurs, the thermal buffer plate 84 functions as a transient heat storage material that can absorb the sudden temperature rise, and the semiconductor element 83 enters an overheated state. It becomes to suppress becoming.

また、図１３に示すように、特許文献２に開示の半導体モジュール８６は、金属基板８８上に絶縁基板８９を介して設けられた半導体素子９０と、半導体素子９０の直上及び近傍に設けられた蓄熱器９１とを有する。蓄熱器９１は、半導体素子９０の使用可能上限温度よりわずかに低い温度で固体から液体に相変化することで、半導体素子９０の熱を一時的に吸収して、その後、放熱する。そして、半導体素子９０で発生した熱は、通常は図示しない冷却器へ金属基板８８を介して伝導され、過負荷状態において、冷却器の冷却能力が対応できないときに、余分な熱が蓄熱器９１に一時的に蓄えられた後、冷却器へ伝導されるようになっている。
特開２００２−７８３５６号公報 特開２００２ー２７０７６５号公報 Further, as shown in FIG. 13, the semiconductor module 86 disclosed in Patent Document 2 is provided on the metal substrate 88 with the insulating substrate 89 interposed therebetween, and provided immediately above and in the vicinity of the semiconductor element 90. And a heat accumulator 91. The heat accumulator 91 temporarily absorbs the heat of the semiconductor element 90 and then dissipates it by changing the phase from solid to liquid at a temperature slightly lower than the upper limit temperature at which the semiconductor element 90 can be used. The heat generated in the semiconductor element 90 is normally conducted through a metal substrate 88 to a cooler (not shown), and when the cooling capacity of the cooler cannot be accommodated in an overload state, excess heat is transferred to the regenerator 91. After being temporarily stored in the battery, it is conducted to the cooler.
JP 2002-78356 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-270765

ところが、特許文献１において、半導体素子８３に対する熱緩衝板８４の接合状態が悪く、例えば、非接合箇所が存在すると熱緩衝板８４による蓄熱材としての機能が十分に発揮されなくなる。また、特許文献２においても、半導体素子９０に対する蓄熱器９１の接合状態が悪く、例えば、非接合箇所が存在すると蓄熱器９１による蓄熱材としての機能が十分に発揮されなくなる。そして、特許文献１においては、半導体素子８３に対する熱緩衝板８４の接合方法について何ら示唆されておらず、特許文献２においては、半導体素子９０に対する蓄熱器９１の接合方法について何ら示唆されていない。よって、特許文献１には半導体素子８３への熱緩衝板８４の接合を、特許文献２には半導体素子９０への蓄熱器９１の接合を良好にするための方策を示唆する思想はない。   However, in Patent Document 1, the bonding state of the heat buffer plate 84 to the semiconductor element 83 is poor. For example, if there is a non-bonded portion, the function of the heat buffer plate 84 as a heat storage material is not sufficiently exhibited. Also in Patent Document 2, the state of bonding of the heat accumulator 91 to the semiconductor element 90 is poor. For example, if there is a non-bonded portion, the function of the heat accumulator 91 as a heat storage material is not sufficiently exhibited. Patent Document 1 does not suggest any method for bonding the thermal buffer plate 84 to the semiconductor element 83, and Patent Document 2 does not suggest any method for bonding the heat accumulator 91 to the semiconductor element 90. Therefore, Patent Document 1 does not have a concept that suggests a measure for improving the bonding of the heat buffer plate 84 to the semiconductor element 83 and Patent Document 2 to improve the bonding of the heat accumulator 91 to the semiconductor element 90.

本発明は、半導体素子上に半田付け対象物を半田付けによって接合する際に、良好な半田付けを可能にすることができる半田付け方法、半田付け装置、及び半導体装置の製造方法を提供することにある。   The present invention provides a soldering method, a soldering apparatus, and a semiconductor device manufacturing method capable of enabling good soldering when joining a soldering object on a semiconductor element by soldering. It is in.

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、回路基板上の半導体素子に半田付け対象物を半田付けする半田付け方法であって、前記半導体素子上に半田及び半田付け対象物を積層載置した後、半田溶融時における半田厚さを規制する規制部材を、前記半田付け対象物の上面と該上面に対向する前記規制部材の下面との間に間隙を空けて回路基板上又は半導体素子上に載置し、その載置状態で前記半田を溶融させて半導体素子に半田付け対象物を半田付けする。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 is a soldering method for soldering an object to be soldered to a semiconductor element on a circuit board, the solder and the soldering object on the semiconductor element. A circuit board having a gap between the upper surface of the object to be soldered and the lower surface of the regulating member facing the upper surface, the regulating member for regulating the solder thickness at the time of melting the solder The solder is placed on or on the semiconductor element, and the solder is melted in the mounted state to solder an object to be soldered to the semiconductor element.

この発明によれば、溶融した半田により、間隙の分だけ半田付け対象物が浮き上がると該半田付け対象物の上面が規制部材の下面に当接し、それ以上の半田付け対象物の浮き上がりが規制される。このため、浮き上がった半田付け対象物は一定の高さに維持され、浮き上がった半田付け対象物と半導体素子との間隔を所定値にすることができる。このため、半田付け対象物と半導体素子とを所定の厚みを有する半田接合部によって接合することができ、半田付け対象物と半導体素子が接合されない箇所が存在したり、半田接合部の厚みがばらつく不具合が無くなり、良好な半田付けを可能とすることができる。また、半田溶融時に間隙の分だけ半田の逃げを許容させることができ、半田接合部にフィレットを良好に形成することができる。 According to the present invention, when the soldered object is lifted by the gap due to the melted solder, the upper surface of the soldered object is brought into contact with the lower surface of the regulating member, and further lifting of the soldered object is restricted. The For this reason, the floating soldering object is maintained at a certain height, and the distance between the floating soldering object and the semiconductor element can be set to a predetermined value. For this reason, the soldering object and the semiconductor element can be joined by a solder joint having a predetermined thickness, and there are places where the soldering object and the semiconductor element are not joined, or the thickness of the solder joint varies. There are no problems, and good soldering can be achieved. Further, it is possible to allow the solder to escape by the gap when the solder is melted, and it is possible to satisfactorily form a fillet at the solder joint.

請求項２に記載の発明は、回路基板上の半導体素子に半田付け対象物を半田付けする半田付け方法であって、前記半導体素子上に半田及び半田付け対象物を積層載置した後、半田溶融時における半田厚さを規制する規制部材によって前記半田付け対象物を保持し、保持された半田付け対象物の下端面と前記半導体素子の上面との間に所定の間隔が空くように前記規制部材を回路基板上又は半導体素子上に載置し、その載置状態で前記半田を溶融させて半導体素子に半田付け対象物を半田付けする。この発明によれば、規制部材によって半田付け対象物を保持することで、少なくとも半田溶融時において、半田上の半田付け対象物が自重により溶融半田に沈み込むことが防止される。したがって、半田付け対象物の沈み込みによって厚みが薄くなった半田接合部が形成されることを防止することができる。 The invention according to claim 2 is a soldering method for soldering an object to be soldered to a semiconductor element on a circuit board, wherein the solder and the object to be soldered are stacked on the semiconductor element and then soldered. The soldering object is held by a regulating member that regulates the solder thickness at the time of melting, and the regulation is performed so that a predetermined interval is provided between the lower end surface of the held soldering object and the upper surface of the semiconductor element. A member is mounted on a circuit board or a semiconductor element, and the solder is melted in the mounted state to solder an object to be soldered to the semiconductor element . According to the present invention, holding the soldering object by the regulating member prevents the soldering object on the solder from sinking into the molten solder due to its own weight at least when the solder is melted. Therefore, it is possible to prevent the solder joint portion having a reduced thickness from being formed due to the sinking of the soldering object.

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の半田付け方法において、前記規制部材が回路基板上又は半導体素子上に載置された状態において、前記規制部材の下面と半導体素子の上面とは平行であるとともに半田付け対象物の上面と下面とは平行である。この発明によれば、溶融した半田によって半田付け対象物が浮き上がっても、その浮き上がった半田付け対象物と半導体素子の対向面同士を互いに平行にすることができる。よって、両対向面間に形成される半田接合部の厚みを一定とすることができる。 The invention described in claim 3 is the soldering method according to claim 1, in a state where the regulating member is placed on a circuit board or a semiconductor device, the upper surface of the lower surface of the semiconductor element of the regulating member Are parallel and the top and bottom surfaces of the soldering object are parallel. According to the present invention, even if the soldering object is lifted by the melted solder, the facing surfaces of the soldering object and the semiconductor element that have been lifted can be made parallel to each other. Therefore, the thickness of the solder joint formed between the opposing surfaces can be made constant.

請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項３に記載の半田付け方法において、前記半田付け対象物は、下面に支持突部を備え、該支持突部を脚として自立可能である。
この発明によれば、半田付け対象物を規制部材に当接させることで半田溶融時の半田付け対象物の浮き上がりを規制し、半田付け対象物と半導体素子との間に所定の厚みを有する半田接合部を形成することができる。さらに、半田溶融時において、支持突部により、半田付け対象物において支持突部に支持された箇所の溶融半田への沈み込みが防止されるとともに、支持突部によって半田付け対象物の重心側への傾きを防止することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the soldering method according to the first or third aspect , the object to be soldered includes a support protrusion on a lower surface, and the support protrusion can be self-supporting as a leg. .
According to the present invention, the soldering object is brought into contact with the regulating member to regulate the lifting of the soldering object when the solder is melted, and the solder having a predetermined thickness between the soldering object and the semiconductor element. A junction can be formed. Further, when the solder is melted, the support protrusion prevents the portion of the soldering object supported by the support protrusion from sinking into the molten solder, and the support protrusion protrudes toward the center of gravity of the soldering object. Can be prevented.

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の半田付け方法において、前記半田付け対象物は、前記半導体素子に熱的に結合されるヒートマスである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the soldering method according to any one of the first to fourth aspects, the soldering object is a heat mass that is thermally coupled to the semiconductor element. .

この発明において、ヒートマスは、過負荷によって起こる半導体素子の急激な温度上昇が発生した際、その熱の一部を吸収して半導体素子が過熱状態になることを抑制するものである。そして、この半田付け方法によってヒートマスを半導体素子に半田付けすることにより、ヒートマスが所定の厚みを有する半田接合部を介して半導体素子に接合される。よって、半導体素子からヒートマスへの伝熱性を良好とし、ヒートマスによって熱を確実に吸収し、半導体素子が過熱状態になるのを抑制することができる。したがって、半導体素子にヒートマスを半田付けする際、本発明の半田付け方法を採用するのは特に有効である。   In this invention, the heat mass suppresses the semiconductor element from being overheated by absorbing a part of the heat when a rapid temperature rise of the semiconductor element caused by overload occurs. Then, by soldering the heat mass to the semiconductor element by this soldering method, the heat mass is joined to the semiconductor element via a solder joint portion having a predetermined thickness. Therefore, heat transfer from the semiconductor element to the heat mass can be improved, heat can be reliably absorbed by the heat mass, and the semiconductor element can be prevented from being overheated. Therefore, when soldering a heat mass to a semiconductor element, it is particularly effective to employ the soldering method of the present invention.

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の半田付け方法において、前記ヒートマスは複数のヒートマス脚部を備え、該ヒートマスは複数のヒートマス脚部によって複数箇所が半導体素子に半田付けされる。この発明によれば、ヒートマスの重心のずれや半田厚さのバラツキによって各ヒートマス脚部における半田接合部の厚みにバラツキが生じやすい。しかし、規制部材を用いることで複数のヒートマス脚部を所定の厚みを有する半田接合部を介して半導体素子に接合することができる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the soldering method according to the fifth aspect , the heat mass includes a plurality of heat mass legs, and the heat mass is soldered to a semiconductor element at a plurality of locations by the plurality of heat mass legs. . According to the present invention, the thickness of the solder joint portion in each heat mass leg portion is likely to vary due to the deviation of the center of gravity of the heat mass and the variation in the solder thickness. However, by using the restricting member, the plurality of heat mass legs can be joined to the semiconductor element via solder joints having a predetermined thickness.

請求項７に記載の発明は、回路基板上の半導体素子に半田付け対象物を半田付けするための半田付け装置であって、前記半田付け対象物上に配置される規制部材を備え、前記規制部材は、該規制部材によって保持された半田付け対象物の下端面と前記半導体素子の上面との間に所定の間隔が空くように回路基板上又は半導体素子上に載置され、載置された前記規制部材により、半田溶融時における半田厚さを規制して半田付けする。 The invention of claim 7 is a soldering apparatus for soldering a soldering object the semiconductor element on the circuit board, comprising a regulating member disposed in front Symbol soldering object on the The regulating member is placed and placed on the circuit board or the semiconductor element such that a predetermined interval is provided between the lower end surface of the soldering object held by the regulating member and the upper surface of the semiconductor element. Further, the thickness of the solder when the solder is melted is regulated by the regulating member and soldered.

この発明によれば、溶融した半田により、間隙の分だけ半田付け対象物が浮き上がると該半田付け対象物の上面が規制部材の下面に当接し、それ以上の半田付け対象物の浮き上がりが規制される。このため、浮き上がった半田付け対象物は一定の高さに維持され、浮き上がった半田付け対象物と半導体素子との間隔を所定値にすることができる。このため、半田付け対象物と半導体素子とを所定の厚みを有する半田接合部によって接合することができ、半田付け対象物と半導体素子が接合されない箇所が存在したり、半田接合部の厚みがばらつく不具合が無くなり、良好な半田付けを可能とすることができる。また、半田溶融時に間隙の分だけ半田の逃げを許容させることができ、半田接合部にフィレットを良好に形成することができる。 According to the present invention, when the soldered object is lifted by the gap due to the melted solder, the upper surface of the soldered object is brought into contact with the lower surface of the regulating member, and further lifting of the soldered object is restricted. The For this reason, the floating soldering object is maintained at a certain height, and the distance between the floating soldering object and the semiconductor element can be set to a predetermined value. For this reason, the soldering object and the semiconductor element can be joined by a solder joint having a predetermined thickness, and there are places where the soldering object and the semiconductor element are not joined, or the thickness of the solder joint varies. There are no problems, and good soldering can be achieved. Further, it is possible to allow the solder to escape by the gap when the solder is melted, and it is possible to satisfactorily form a fillet at the solder joint.

請求項８に記載の発明は、回路基板上の半導体素子に半田付け対象物を半田付けするための半田付け装置であって、前記半田付け対象物を保持する規制部材を備え、前記規制部材は、該規制部材によって保持された半田付け対象物の下端面と前記半導体素子の上面との間に所定の間隔が空くように回路基板上又は半導体素子上に載置され、載置された前記規制部材により、半田溶融時における半田厚さを規制して半田付けする。
この発明によれば、規制部材によって半田付け対象物を保持することで、少なくとも半田溶融時において、半田上の半田付け対象物が自重により溶融半田に沈み込むことが防止される。したがって、半田付け対象物の沈み込みによって厚みが薄くなった半田接合部が形成されることを防止することができる。
請求項９に記載の発明は、回路基板上の半導体素子に半田付け対象物を半田付けするための半田付け装置であって、前記回路基板上又は半導体素子上に載置され、前記半田付け対象物上に配置される規制部材を備え、前記規制部材は前記回路基板上又は半導体素子上に載置可能な脚部と、前記脚部に支持されるとともに該規制部材が回路基板上又は半導体素子上に載置された状態で、前記半田上に配置される規制部とを備え、隣り合う脚部の間には、規制部の下側を規制部材外へ臨ませる開放部が形成されており、載置された前記規制部材により、半田溶融時における半田厚さを規制して半田付けする。 The invention according to claim 8 is a soldering apparatus for soldering a soldering object to a semiconductor element on a circuit board, comprising a regulating member for holding the soldering object, And the restriction placed on the circuit board or the semiconductor element so that a predetermined gap is provided between the lower end surface of the soldering object held by the restriction member and the upper surface of the semiconductor element. The solder is soldered by regulating the solder thickness when the solder is melted by the member.
According to the present invention, holding the soldering object by the regulating member prevents the soldering object on the solder from sinking into the molten solder due to its own weight at least when the solder is melted. Therefore, it is possible to prevent the solder joint portion having a reduced thickness from being formed due to the sinking of the soldering object.
The invention according to claim 9 is a soldering apparatus for soldering an object to be soldered to a semiconductor element on a circuit board, and is placed on the circuit board or the semiconductor element, and the soldering object A regulating member disposed on the object, the regulating member being supported on the circuit board or the semiconductor element, and supported by the leg part, and the regulating member is mounted on the circuit board or the semiconductor element. in a state of being placed on, and a regulating portion disposed on the solder, between the legs adjacent the open portion for exposing the lower regulation portion regulatory member outer is formed Then, soldering is performed by regulating the solder thickness at the time of melting the solder by the placed regulating member .

この発明によれば、開放部を介して半田付け対象物及び半田を規制部材外へ臨ませることができる。このため、例えば、規制部材に開放部が形成されず、半田付け対象物及び半田が規制部材に隠蔽された状態で半田の加熱及び冷却が行われる場合に比して、加熱時は半田を効率良く溶融させ、冷却時は溶融半田を効率良く冷却させることができ、半田付け作業の効率を向上させることができる。   According to the present invention, the soldering object and the solder can be exposed to the outside of the regulating member through the open portion. For this reason, for example, when the heating and cooling of the solder are performed in a state where the opening is not formed in the regulating member and the soldering object and the solder are concealed by the regulating member, the solder is more efficiently heated. It can be melted well, and at the time of cooling, the molten solder can be efficiently cooled, and the efficiency of soldering work can be improved.

請求項１０に記載の発明は、請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の半田付け方法を半田付け工程に使用する半導体装置の製造方法である。この発明では、半導体装置の製造方法において、対応する前記請求項に記載の発明の作用、効果を奏する。 A tenth aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device using the soldering method according to any one of the first to sixth aspects in a soldering step. According to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the operation and effect of the invention according to the corresponding claim can be achieved.

本発明によれば、半導体素子上に半田付け対象物を半田付けによって接合する際に、良好な半田付けを可能にすることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when joining a soldering target object on a semiconductor element by soldering, favorable soldering can be enabled.

（第１の実施形態）
以下、本発明の半田付け方法、半田付け装置、及び半導体装置の製造方法を車両に搭載されて使用される半導体装置（半導体モジュール）における半田付け方法、該半田付け方法に用いられる半田付け装置、及び製造方法に具体化した第１の実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。なお、図１は半導体装置を、図２は半田付け装置の構成を概略的に示したものであり、図示の都合上、一部の寸法を誇張して分かり易くするために、それぞれの部分の幅、長さ、厚さ等の寸法の比は実際の比と異なっている。 (First embodiment)
Hereinafter, a soldering method, a soldering apparatus, and a semiconductor device manufacturing method according to the present invention, a soldering method in a semiconductor device (semiconductor module) mounted and used in a vehicle, a soldering apparatus used in the soldering method, A first embodiment embodied in the manufacturing method will be described with reference to FIGS. FIG. 1 schematically shows the configuration of the semiconductor device, and FIG. 2 schematically shows the configuration of the soldering device. The ratio of dimensions such as width, length and thickness is different from the actual ratio.

図１に示すように、半導体装置１０は、回路基板としての絶縁回路基板１１を備え、絶縁回路基板１１上に半導体素子（半導体チップ）１２が半田層Ｈ１を介して接合されている。絶縁回路基板１１は、表面（上面）に金属回路１３を有するセラミック基板１４が冷却器としての金属製のヒートシンク１５と金属板１６を介して接合されて一体化されている。そして、半導体素子１２は、前記金属回路１３上に半田層Ｈ１を介して接合されている。この半田層Ｈ１における半導体素子１２の外縁の直下付近には滑らかな円弧状をなすフィレットＦが形成されている。ヒートシンク１５は、板状に形成されるとともに、冷却媒体が流れる冷媒流路１５ａを備えている。ヒートシンク１５の冷却能力は、半導体素子１２が定常発熱状態（通常状態）にある場合、半導体素子１２で発生した熱が絶縁回路基板１１を介してヒートシンク１５に伝導されて円滑に除去されるように設定されている。そして、ヒートシンク１５は、半導体素子１２で発生した熱が絶縁回路基板１１を介して伝導される強制冷却式の冷却器として機能する。   As shown in FIG. 1, the semiconductor device 10 includes an insulating circuit board 11 as a circuit board, and a semiconductor element (semiconductor chip) 12 is bonded to the insulating circuit board 11 via a solder layer H1. The insulating circuit board 11 is integrated by bonding a ceramic board 14 having a metal circuit 13 on the surface (upper surface) via a metal heat sink 15 and a metal plate 16 as a cooler. The semiconductor element 12 is bonded onto the metal circuit 13 via a solder layer H1. In the solder layer H1, a fillet F having a smooth arc shape is formed in the vicinity of the outer edge of the semiconductor element 12 immediately below. The heat sink 15 is formed in a plate shape and includes a refrigerant flow path 15a through which a cooling medium flows. The cooling capacity of the heat sink 15 is such that when the semiconductor element 12 is in a steady heat generation state (normal state), heat generated in the semiconductor element 12 is conducted to the heat sink 15 via the insulating circuit board 11 and is smoothly removed. Is set. The heat sink 15 functions as a forced cooling type cooler in which heat generated in the semiconductor element 12 is conducted through the insulating circuit board 11.

半導体素子１２としては、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｒａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオードが用いられる。金属回路１３は、例えば、アルミニウムや銅等で形成されている。また、半導体素子１２はその表裏両面が平滑面状に形成されている。セラミック基板１４は、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ケイ素等により形成されている。ヒートシンク１５は、アルミニウム系金属や銅等で形成されている。アルミニウム系金属とはアルミニウム又はアルミニウム合金を意味する。金属板１６は、セラミック基板１４とヒートシンク１５とを接合する接合層として機能し、例えば、アルミニウムや銅等で形成されている。   As the semiconductor element 12, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a MOSFET, or a diode is used. The metal circuit 13 is made of, for example, aluminum or copper. Also, the semiconductor element 12 is formed with a smooth surface on both sides. The ceramic substrate 14 is made of, for example, aluminum nitride, alumina, silicon nitride, or the like. The heat sink 15 is formed of aluminum metal, copper or the like. An aluminum-based metal means aluminum or an aluminum alloy. The metal plate 16 functions as a bonding layer for bonding the ceramic substrate 14 and the heat sink 15 and is made of, for example, aluminum or copper.

ヒートシンク１５において、冷媒流路１５ａは、図示しない入口部及び出口部を備え、入口部及び出口部は、車両に装備された冷媒循環路に連結可能に形成されている。なお、絶縁回路基板１１及び半導体素子１２はヒートシンク１５に複数搭載されているが、図示の都合上、１個のみ示している。   In the heat sink 15, the refrigerant flow path 15a includes an inlet portion and an outlet portion (not shown), and the inlet portion and the outlet portion are formed so as to be connectable to a refrigerant circulation path equipped in the vehicle. Although a plurality of insulating circuit boards 11 and semiconductor elements 12 are mounted on the heat sink 15, only one is shown for convenience of illustration.

半導体素子１２上には該半導体素子１２で発生した熱を一時的に吸収して、その後、放出するヒートマス１７が、所定の厚みを有する半田接合部としての半田層Ｈ２を介して接合されている。なお、半田層Ｈ２における所定の厚みとは、半田層Ｈ２が厚過ぎず、薄過ぎず、また、熱を伝導可能であるとともに、ヒートマス１７が半導体素子１２に対して所用の強度で接合可能とする厚みのことである。そして、半田層Ｈ２におけるヒートマス１７の外縁の直下付近に滑らかな円弧状をなすフィレットＦが形成されている。すなわち、半導体装置１０は、半導体素子１２に熱的に結合されたヒートマス１７を備えている。ヒートマス１７は半導体素子１２の電極を兼ねている。半導体素子１２がＩＧＢＴの場合、上面側がエミッタになってヒートマス１７はエミッタ電極になり、半導体素子１２がＭＯＳＦＥＴの場合、上面側がソースになってヒートマス１７はソース電極になり、半導体素子１２がダイオードの場合、上面側がアノードになってヒートマス１７はアノード電極になる。ヒートマス１７は、平面形状が半導体素子１２より小さな本体１７ａと、該本体１７ａから延設された複数のヒートマス脚部１７ｂとから構成されている。この実施形態では、ヒートマス脚部１７ｂは８つ設けられている。各ヒートマス脚部１７ｂはその軸方向に直交する断面視が四角形状に形成されている。また、ヒートマス１７において、本体１７ａの最上部たる上面１７ｃと、ヒートマス脚部１７ｂの最下部の下面たる下端面１７ｄとは互いに平行をなす面となっている。そして、ヒートマス１７は、複数のヒートマス脚部１７ｂのそれぞれが半田層Ｈ２を介して半導体素子１２に接合されており、ヒートマス１７の半導体素子１２への半田接合部は複数に分割されている。   A heat mass 17 that temporarily absorbs heat generated in the semiconductor element 12 and then releases the heat is bonded onto the semiconductor element 12 via a solder layer H2 serving as a solder bonding portion having a predetermined thickness. . The predetermined thickness of the solder layer H2 means that the solder layer H2 is not too thick and not too thin, heat can be conducted, and the heat mass 17 can be bonded to the semiconductor element 12 with a desired strength. It is the thickness to do. A fillet F having a smooth arc shape is formed near the outer edge of the heat mass 17 in the solder layer H2. That is, the semiconductor device 10 includes a heat mass 17 that is thermally coupled to the semiconductor element 12. The heat mass 17 also serves as an electrode of the semiconductor element 12. When the semiconductor element 12 is an IGBT, the upper surface side is an emitter and the heat mass 17 is an emitter electrode. When the semiconductor element 12 is a MOSFET, the upper surface side is a source and the heat mass 17 is a source electrode, and the semiconductor element 12 is a diode. In this case, the upper surface side becomes an anode and the heat mass 17 becomes an anode electrode. The heat mass 17 is composed of a main body 17a whose planar shape is smaller than that of the semiconductor element 12, and a plurality of heat mass legs 17b extending from the main body 17a. In this embodiment, eight heat mass legs 17b are provided. Each heat mass leg portion 17b is formed in a square shape in cross-sectional view orthogonal to the axial direction. Further, in the heat mass 17, an upper surface 17c that is the uppermost portion of the main body 17a and a lower end surface 17d that is the lowermost lower surface of the heat mass leg portion 17b are parallel to each other. In the heat mass 17, each of the plurality of heat mass leg portions 17b is bonded to the semiconductor element 12 via the solder layer H2, and the solder bonding portion of the heat mass 17 to the semiconductor element 12 is divided into a plurality.

ヒートマス１７の熱容量は、過負荷等によって半導体素子１２から定常発熱状態より大きな熱が発生して、ヒートシンク１５による冷却機能が足りなくなった際、半導体素子１２で発生した熱の一部を一時的に吸収して半導体素子１２が過熱状態になることを抑制するのに必要な値に設定されている。例えば、半導体装置１０がハイブリッド車の走行用モータの制御に使用されるインバータの場合、定常運転状態から急な加速あるいは急停止の場合、１秒未満の短時間で半導体素子１２からの発熱で定格の３〜５倍もの損失熱量が発生する。この実施形態においては、その際に、半導体素子１２の温度が動作温度の上限を超えないように設定される。なお、急停止の場合に過大な損失熱量が発生するのは、回生動作が行われるために大きな電流が流れるからである。ヒートマス１７の材質としては、半導体素子１２とヒートマス１７とを接合する半田層Ｈ２より高融点の金属が好ましく、例えば、アルミニウムや銅等で形成されている。   When the heat capacity of the heat mass 17 is larger than that of the steady heat generation state from the semiconductor element 12 due to overload or the like, and the cooling function by the heat sink 15 is insufficient, a part of the heat generated in the semiconductor element 12 is temporarily stored. It is set to a value necessary to suppress the semiconductor element 12 from being absorbed and being overheated. For example, in the case where the semiconductor device 10 is an inverter used for controlling a driving motor of a hybrid vehicle, when sudden acceleration or sudden stop is caused from a steady operation state, the heat generation from the semiconductor element 12 is rated in a short time of less than 1 second. 3 to 5 times as much heat loss. In this embodiment, the temperature of the semiconductor element 12 is set so as not to exceed the upper limit of the operating temperature. The excessive heat loss is generated in the case of a sudden stop because a large current flows because the regenerative operation is performed. The material of the heat mass 17 is preferably a metal having a melting point higher than that of the solder layer H2 that joins the semiconductor element 12 and the heat mass 17, and is made of, for example, aluminum or copper.

次に、半田付けに用いる半田付け装置としてのリフロー装置ＨＫについて説明する。図２に示すように、リフロー装置ＨＫは、絶縁回路基板１１に半導体素子１２を半田付けするとともに、半導体素子１２にヒートマス１７を半田付けするための装置として構成されている。   Next, a reflow apparatus HK as a soldering apparatus used for soldering will be described. As shown in FIG. 2, the reflow apparatus HK is configured as an apparatus for soldering the semiconductor element 12 to the insulating circuit substrate 11 and soldering the heat mass 17 to the semiconductor element 12.

リフロー装置ＨＫは、リフロー室２０を備えている。リフロー室２０は、半田溶融前の半田付け物を受け入れ、当該半田付け物を加熱し、半田（半田シートＨａ，Ｈｂ）を溶融する部位として機能する。また、本実施形態においてリフロー室２０は、半田溶融後の半田付け物を冷却し、溶融半田を凝固させる部位としても機能する。本実施形態において、リフロー室２０に受け入れられる半田付け物は、絶縁回路基板１１とヒートシンク１５を接合した接合物に半田シートＨｂ及び半導体素子１２を積層し、さらに、半導体素子１２に半田シートＨａを積層し、該半田シートＨａ上にヒートマス１７を載置してなるものである（図３参照）。図２中、半田付け物は網掛けで図示している。   The reflow device HK includes a reflow chamber 20. The reflow chamber 20 functions as a part that receives a soldered product before melting the solder, heats the soldered product, and melts the solder (solder sheets Ha and Hb). In the present embodiment, the reflow chamber 20 also functions as a part for cooling the soldered product after melting the solder and solidifying the molten solder. In the present embodiment, the soldering material received in the reflow chamber 20 is obtained by laminating the solder sheet Hb and the semiconductor element 12 on the joined body obtained by joining the insulating circuit board 11 and the heat sink 15, and further attaching the solder sheet Ha to the semiconductor element 12. The heat mass 17 is stacked and placed on the solder sheet Ha (see FIG. 3). In FIG. 2, the soldered product is shown by shading.

リフロー室２０には、該リフロー室２０に隣接する投入室（図示せず）から投入された半田付け物を搬送するコンベア２７が配設されている。リフロー室２０は、１回の半田付けで投入する個数の半田付け物を収容可能な大きさで形成されている。１回の半田付けで投入する半田付け物の個数は、１個でも良いし、複数個でも良い。また、リフロー室２０には、半田付け物を加熱し、半田を溶融するための加熱手段としての加熱装置（例えば、ヒータなど）２８が配設されている。   The reflow chamber 20 is provided with a conveyor 27 that conveys a soldering material charged from a charging chamber (not shown) adjacent to the reflow chamber 20. The reflow chamber 20 is formed to have a size that can accommodate the number of solders to be charged in one soldering operation. The number of solders to be introduced in one soldering may be one or more. The reflow chamber 20 is provided with a heating device (for example, a heater) 28 as a heating means for heating the soldered material and melting the solder.

リフロー室２０には、室内に還元性ガス（本実施形態では水素（Ｈ２））を供給する還元性ガス供給部３０が接続されている。還元性ガス供給部３０は、配管３０ａと、当該配管３０ａの開閉バルブ３０ｂと、減圧弁３０ｃと、還元性ガス供給源（例えば、水素を充填した水素タンク）３０ｄとを備えている。減圧弁３０ｃは、開閉バルブ３０ｂを介して導入した還元性ガス供給源３０ｄからの水素ガスの圧力を一定圧にし、リフロー室２０内に供給するようになっている。また、リフロー室２０には、室内に不活性ガス（本実施形態では窒素（Ｎ２））を供給する不活性ガス供給部３１が接続されている。不活性ガス供給部３１は、配管３１ａと、当該配管３１ａの開閉バルブ３１ｂと、減圧弁３１ｃと、不活性ガス供給源（例えば、窒素を充填した窒素タンク）３１ｄとを備えている。減圧弁３１ｃは、開閉バルブ３１ｂを介して導入した不活性ガス供給源３１ｄからの窒素ガスの圧力を一定圧にし、リフロー室２０内に供給するようになっている。   The reflow chamber 20 is connected to a reducing gas supply unit 30 that supplies a reducing gas (hydrogen (H 2) in the present embodiment) into the chamber. The reducing gas supply unit 30 includes a pipe 30a, an opening / closing valve 30b of the pipe 30a, a pressure reducing valve 30c, and a reducing gas supply source (for example, a hydrogen tank filled with hydrogen) 30d. The pressure reducing valve 30c is configured so that the pressure of hydrogen gas from the reducing gas supply source 30d introduced through the opening / closing valve 30b is kept constant and is supplied into the reflow chamber 20. The reflow chamber 20 is connected to an inert gas supply unit 31 that supplies an inert gas (nitrogen (N2) in the present embodiment) into the chamber. The inert gas supply unit 31 includes a pipe 31a, an opening / closing valve 31b of the pipe 31a, a pressure reducing valve 31c, and an inert gas supply source (for example, a nitrogen tank filled with nitrogen) 31d. The pressure reducing valve 31c is configured to supply a constant pressure of nitrogen gas from the inert gas supply source 31d introduced through the opening / closing valve 31b into the reflow chamber 20.

また、リフロー室２０には、室内を真空引きするための真空部３２が接続されている。真空部３２は、配管３２ａと、当該配管３２ａの開閉バルブ３２ｂと、真空ポンプ３２ｃとを備えている。また、リフロー室２０には、室内に導入した還元性ガス及び不活性ガスを室外に排出するガス排出部３３が接続されている。ガス排出部３３は、配管３３ａと、当該配管３３ａの開閉バルブ３３ｂと、絞り弁（圧力調整手段）３３ｃとを備えている。リフロー室２０内のガスは、絞り弁３３ｃにて排出量が調整され、外部に排出される。また、リフロー室２０には、図示しないが室内の温度を計測する温度センサ（例えば、熱電対など）が設置されている。   The reflow chamber 20 is connected to a vacuum unit 32 for evacuating the chamber. The vacuum unit 32 includes a pipe 32a, an opening / closing valve 32b of the pipe 32a, and a vacuum pump 32c. The reflow chamber 20 is connected to a gas discharge portion 33 for discharging reducing gas and inert gas introduced into the chamber to the outside. The gas discharge unit 33 includes a pipe 33a, an opening / closing valve 33b of the pipe 33a, and a throttle valve (pressure adjusting means) 33c. The amount of gas in the reflow chamber 20 is adjusted by the throttle valve 33c and discharged to the outside. The reflow chamber 20 is provided with a temperature sensor (for example, a thermocouple) that measures the temperature of the room (not shown).

リフロー室２０は、還元性ガス供給部３０、不活性ガス供給部３１、真空部３２及びガス排出部３３が接続されることにより、リフロー室２０内の雰囲気ガスの圧力（以下、「雰囲気圧力」とも示す）を調整可能な構成とされており、圧力調整によって加圧されたり、減圧されたりする。そして、還元性ガス供給部３０、不活性ガス供給部３１、真空部３２及びガス排出部３３による圧力調整により、半田付け物周囲の雰囲気ガスの圧力が制御される。   The reflow chamber 20 is connected to the reducing gas supply unit 30, the inert gas supply unit 31, the vacuum unit 32, and the gas discharge unit 33, so that the pressure of the atmospheric gas in the reflow chamber 20 (hereinafter referred to as “atmospheric pressure”). (Which is also shown) can be adjusted, and is pressurized or depressurized by pressure adjustment. Then, the pressure of the ambient gas around the soldered product is controlled by adjusting the pressure by the reducing gas supply unit 30, the inert gas supply unit 31, the vacuum unit 32, and the gas discharge unit 33.

また、リフロー室２０では、還元性ガス供給部３０の減圧弁３０ｃとガス排出部３３の絞り弁３３ｃの作用、及び不活性ガス供給部３１の減圧弁３１ｃとガス排出部３３の絞り弁３３ｃの作用により、雰囲気圧力を一定値に保ちつつ、ガスを室内と室外で流通させるようになっている。そして、本実施形態においてリフロー室２０では、半田付け物の半田の溶融から凝固まで行うようになっている。   In the reflow chamber 20, the operation of the pressure reducing valve 30 c of the reducing gas supply unit 30 and the throttle valve 33 c of the gas discharge unit 33, and the operation of the pressure reducing valve 31 c of the inert gas supply unit 31 and the throttle valve 33 c of the gas discharge unit 33 are performed. By the action, the gas is circulated indoors and outdoors while maintaining the atmospheric pressure at a constant value. In the present embodiment, the reflow chamber 20 performs from solder melting to solidification of the soldered product.

図３に示すように、上記構成のリフロー装置ＨＫは、ヒートマス１７を半導体素子１２上に半田付けする際、絶縁回路基板１１の金属回路１３上に載置して用いられる規制部材４０を備えている。規制部材４０は、平面視矩形状であるとともに、半田シートＨａが溶融した時に生じる表面張力よりも大きい重力が作用する重量を有している。この実施形態では、規制部材４０は、合成樹脂材料（例えば、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド）樹脂）からなっている。   As shown in FIG. 3, the reflow apparatus HK having the above-described configuration includes a regulating member 40 that is used by being placed on the metal circuit 13 of the insulating circuit board 11 when the heat mass 17 is soldered onto the semiconductor element 12. Yes. The regulating member 40 has a rectangular shape in plan view, and has a weight on which gravity larger than the surface tension generated when the solder sheet Ha is melted is applied. In this embodiment, the regulating member 40 is made of a synthetic resin material (for example, PPS resin (polyphenylene sulfide) resin).

また、規制部材４０は、上下方向に延びる四本の脚部４１と、四本の脚部４１に跨るように形成された規制部４２とを備えている。四本の脚部４１は規制部４２の四隅から延設されている。また、規制部材４０の平面形状は半導体素子１２の平面形状より大きく形成されるとともに、ヒートマス１７の平面形状より大きく形成されている。そして、規制部材４０において、隣り合う脚部４１の間には、規制部材４０の内側を規制部材４０外へ臨ませることを可能とする開放部４３が形成されている。   The restricting member 40 includes four leg portions 41 extending in the vertical direction and a restricting portion 42 formed so as to straddle the four leg portions 41. The four leg portions 41 are extended from the four corners of the restricting portion 42. Further, the planar shape of the regulating member 40 is formed larger than the planar shape of the semiconductor element 12 and larger than the planar shape of the heat mass 17. In the restricting member 40, an open portion 43 that allows the inside of the restricting member 40 to face the outside of the restricting member 40 is formed between the adjacent leg portions 41.

また、図４に示すように、四本の脚部４１は、規制部材４０を絶縁回路基板１１（金属回路１３）に対して自立可能に構成する。脚部４１は、その下面がそれぞれ金属回路１３に当接する接地面４１ａとして構成されるとともに、互いの長さが同じとなるように形成されている。脚部４１の長さ、すなわち、脚部４１の軸方向に沿った接地面４１ａから規制部４２の下面までの長さは、半導体素子１２上に半田シートＨａ及びヒートマス１７が積層載置されている状態で、金属回路１３上に載置された規制部材４０における規制部４２にヒートマス１７が接触しない長さに設定されている。よって、脚部４１の長さは、金属回路１３の上面からヒートマス１７の最上部（上面１７ｃ）までの距離Ｔ１より長く設定されている。したがって、金属回路１３上に規制部材４０が載置された状態では、ヒートマス１７の上面たる本体１７ａの上面１７ｃと規制部４２の下面たる当接面４２ａとの間には、所定の間隙Ｔ２が空くようになっている。   Moreover, as shown in FIG. 4, the four leg parts 41 comprise the regulating member 40 so that it can stand independently with respect to the insulated circuit board 11 (metal circuit 13). The leg portions 41 are configured so that the lower surfaces thereof are grounding surfaces 41 a that are in contact with the metal circuits 13 and have the same length. The length of the leg portion 41, that is, the length from the ground contact surface 41 a along the axial direction of the leg portion 41 to the lower surface of the restricting portion 42, is formed by stacking the solder sheet Ha and the heat mass 17 on the semiconductor element 12. In such a state, the length is set such that the heat mass 17 does not contact the restricting portion 42 of the restricting member 40 placed on the metal circuit 13. Therefore, the length of the leg part 41 is set longer than the distance T1 from the upper surface of the metal circuit 13 to the uppermost part (upper surface 17c) of the heat mass 17. Therefore, in a state where the regulating member 40 is placed on the metal circuit 13, a predetermined gap T <b> 2 is formed between the upper surface 17 c of the main body 17 a that is the upper surface of the heat mass 17 and the contact surface 42 a that is the lower surface of the regulating portion 42. It has become empty.

なお、この間隙Ｔ２は、半田シートＨａが溶融した時の浮き上がりによりヒートマス１７が間隙Ｔ２分だけ浮き上がり、該ヒートマス１７の上面１７ｃが規制部４２の当接面４２ａに当接したとき、各ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと、該下端面１７ｄに対向する半導体素子１２の上面１２ｂとの間に所定の間隔が空くような値に設定されている。そして、前記所定の間隔とは、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとを良好に接合するために必要な半田層Ｈ２の厚み（所定の厚み）と等しくなっている。すなわち、間隙Ｔ２が広すぎると、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄに対向する半導体素子１２の上面１２ｂとの間隔が広くなり過ぎ、下端面１７ｄが半田シートＨａに接触しない箇所が発生する虞があるため好ましくない。一方、間隙Ｔ２が狭すぎると、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄに対向する半導体素子１２の上面１２ｂとの間隔が狭くなりすぎて溶融した半田の逃げが許容されず、半田層Ｈ２にフィレットＦが形成されず好ましくない。   Note that the gap T2 rises when the heat mass 17 is lifted by the gap T2 due to floating when the solder sheet Ha is melted. The value is set such that a predetermined interval is provided between the lower end surface 17d of the portion 17b and the upper surface 12b of the semiconductor element 12 facing the lower end surface 17d. The predetermined distance is equal to the thickness (predetermined thickness) of the solder layer H2 necessary for satisfactorily bonding the lower end surface 17d of the heat mass leg 17b and the upper surface 12b of the semiconductor element 12. That is, if the gap T2 is too wide, the distance from the upper surface 12b of the semiconductor element 12 facing the lower end surface 17d of the heat mass leg portion 17b becomes too wide, and there is a possibility that a portion where the lower end surface 17d does not contact the solder sheet Ha may occur. This is not preferable. On the other hand, if the gap T2 is too narrow, the distance from the upper surface 12b of the semiconductor element 12 facing the lower end surface 17d of the heat mass leg portion 17b becomes too narrow, and the escape of molten solder is not allowed, and the fillet F is formed in the solder layer H2. Is not preferable.

規制部４２は、平板状に形成されるとともに、その下面たる当接面４２ａが半田溶融時に浮き上がったヒートマス１７の上面１７ｃと当接可能になっている。当接面４２ａは、平滑面であるとともに、規制部材４０が金属回路１３上に載置された状態において半導体素子１２の上面１２ｂと平行となる面に形成されている。そして、当接面４２ａは、ヒートマス１７が浮き上がった場合にヒートマス１７の上面１７ｃ全体を押さえることができるように、その面積がヒートマス１７の上面１７ｃより大きく形成されている。上記構成の規制部材４０は、半田付け後は、金属回路１３上から取り除かれる。   The restricting portion 42 is formed in a flat plate shape, and an abutting surface 42a that is a lower surface of the restricting portion 42 can abut on the upper surface 17c of the heat mass 17 that is lifted when the solder is melted. The contact surface 42 a is a smooth surface and is formed on a surface that is parallel to the upper surface 12 b of the semiconductor element 12 in a state where the regulating member 40 is placed on the metal circuit 13. The contact surface 42a is formed to have a larger area than the upper surface 17c of the heat mass 17 so that the entire upper surface 17c of the heat mass 17 can be pressed when the heat mass 17 is lifted. The restricting member 40 having the above configuration is removed from the metal circuit 13 after soldering.

次に前記のように構成されたリフロー装置ＨＫを用いて半導体装置１０の製造方法の一工程である半導体素子１２の半田付け方法を説明する。なお、リフロー装置ＨＫを用いて半田付けを行うのに先立って、金属回路１３上に、半田シートＨｂ、半導体素子１２を順番に積層載置する。このとき、半田シートＨｂと、半導体素子１２とを、各自の中央位置がセラミック基板１４の中央位置と一致するように配置する。次に、半導体素子１２上に半田シートＨａを載置し、各半田シートＨａ上にヒートマス脚部１７ｂを載置する。すなわち、各ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２との間に半田シートＨａを介在させる。これにより、半導体素子１２上に半田シートＨａとヒートマス１７が積層配置され、上述した半田付け物が形成される。   Next, a method for soldering the semiconductor element 12, which is one step of the method for manufacturing the semiconductor device 10, using the reflow apparatus HK configured as described above will be described. Prior to soldering using the reflow apparatus HK, the solder sheet Hb and the semiconductor element 12 are stacked and placed in order on the metal circuit 13. At this time, the solder sheet Hb and the semiconductor element 12 are arranged such that the center position of each of them corresponds to the center position of the ceramic substrate 14. Next, the solder sheet Ha is placed on the semiconductor element 12, and the heat mass leg portion 17b is placed on each solder sheet Ha. That is, the solder sheet Ha is interposed between the lower end surface 17 d of each heat mass leg portion 17 b and the semiconductor element 12. As a result, the solder sheet Ha and the heat mass 17 are stacked on the semiconductor element 12 to form the above-described soldered material.

次に、ヒートマス１７を覆うようにして金属回路１３上に規制部材４０を載置する。規制部材４０が金属回路１３上で自立している状態では、規制部４２はヒートマス１７の上方に配置されるとともに、当接面４２ａとヒートマス１７の上面１７ｃとの間に所定の間隙Ｔ２を空けた状態に保持される。   Next, the regulating member 40 is placed on the metal circuit 13 so as to cover the heat mass 17. In a state where the regulating member 40 is self-supporting on the metal circuit 13, the regulating part 42 is disposed above the heat mass 17 and a predetermined gap T <b> 2 is provided between the contact surface 42 a and the upper surface 17 c of the heat mass 17. Is kept in the state.

半田付けを行う場合には、半田付け物をリフロー室２０に投入し、リフロー室２０を密閉する。次に、リフロー室２０内のガス置換を行う。まず、真空部３２を操作してリフロー室２０内を真空引きし、還元性ガス供給部３０からリフロー室２０内へ還元性ガスを供給し、密閉空間とされたリフロー室２０内を還元性ガス雰囲気に置換する。リフロー室２０は、還元性ガス供給部３０からの還元性ガスの供給とガス排出部３３からのガスの排出により、室内でガスを流通させながら一定圧に保持される。そして、この状態で半田付けを開始する。   When performing soldering, a soldering thing is thrown into the reflow chamber 20, and the reflow chamber 20 is sealed. Next, gas replacement in the reflow chamber 20 is performed. First, the inside of the reflow chamber 20 is evacuated by operating the vacuum unit 32, the reducing gas is supplied from the reducing gas supply unit 30 into the reflow chamber 20, and the reducing gas is supplied into the reflow chamber 20 that is a sealed space. Replace with atmosphere. The reflow chamber 20 is maintained at a constant pressure while supplying gas in the chamber by supplying the reducing gas from the reducing gas supply unit 30 and discharging the gas from the gas discharge unit 33. Then, soldering is started in this state.

次に、リフロー室２０では、加熱装置２８を作動させることにより、該リフロー室２０に投入した半田溶融前の半田付け物を加熱する。半導体素子１２上に載置された半田シートＨａには、ヒートマス１７を介して熱が伝わり加熱される。また、半田シートＨａ及びヒートマス１７は規制部材４０の開放部４３から規制部材４０外へ臨み、加熱装置２８によっても直接加熱される。そして、半田シートＨａは溶融温度以上の温度になることにより溶融する。また、金属回路１３上に載置された半田シートＨｂには、ヒートマス１７、及び半導体素子１２を介して熱が伝わり、また、加熱装置２８によって直接加熱され、溶融温度以上になることにより溶融する。   Next, in the reflow chamber 20, by operating the heating device 28, the soldered material before melting the solder put into the reflow chamber 20 is heated. Heat is transferred to the solder sheet Ha placed on the semiconductor element 12 through the heat mass 17 and heated. The solder sheet Ha and the heat mass 17 face the outside of the regulating member 40 from the opening 43 of the regulating member 40 and are directly heated by the heating device 28. Then, the solder sheet Ha is melted when the temperature becomes equal to or higher than the melting temperature. Further, heat is transferred to the solder sheet Hb placed on the metal circuit 13 through the heat mass 17 and the semiconductor element 12 and is directly heated by the heating device 28 and melted when the melting temperature is exceeded. .

半田シートＨａ，Ｈｂが溶融すると、溶融半田は表面積が小さくなる様に流動し、溶融した半田シートＨａによって、各ヒートマス脚部１７ｂを持ち上げるように作用する。そして、溶融半田によってヒートマス１７が上方に持ち上げられる。このとき、図４に示すように、ヒートマス１７の上方には規制部４２が配置され、ヒートマス１７の上面１７ｃと規制部４２の当接面４２ａとの間には間隙Ｔ２が空けられている。このため、図５に示すように、ヒートマス１７は間隙Ｔ２分だけ浮き上がった後、上面１７ｃが当接面４２ａに当接してその浮き上がりが規制される。そして、間隙Ｔ２分だけ溶融半田の逃げが許容されるとともに、半田溶融時において、ヒートマス１７が当接面４２ａに当接している間、ヒートマス１７は一定の高さに維持される。   When the solder sheets Ha and Hb are melted, the molten solder flows so as to reduce the surface area, and acts to lift each heat mass leg 17b by the melted solder sheet Ha. Then, the heat mass 17 is lifted upward by the molten solder. At this time, as shown in FIG. 4, the restricting portion 42 is disposed above the heat mass 17, and a gap T <b> 2 is provided between the upper surface 17 c of the heat mass 17 and the contact surface 42 a of the restricting portion 42. For this reason, as shown in FIG. 5, after the heat mass 17 is lifted by the gap T2, the upper surface 17c comes into contact with the contact surface 42a and the lift is restricted. The escape of the molten solder is allowed by the gap T2, and the heat mass 17 is maintained at a constant height while the heat mass 17 is in contact with the contact surface 42a when the solder is melted.

ここで、半導体素子１２の上面１２ｂと当接面４２ａとは平行となる面に形成されている。また、ヒートマス１７における本体１７ａの上面１７ｃとヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄとは互いに平行となる面に形成されている。このため、当接面４２ａに上面１７ｃが当接した状態では、該上面１７ｃに平行をなす下端面１７ｄと、該下端面１７ｄに対向する半導体素子１２の上面１２ｂは、互いに平行となる。よって、ヒートマス１７の浮き上がりが規制された状態では、両対向面（ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂ）の間に介在する半田は半田厚さが一定となる。すなわち、溶融した半田によってヒートマス１７が浮き上がったとしても、ヒートマス１７を規制部材４０に当接させることにより、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとの間隔が広くなり過ぎることを規制することができる。よって、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとの間に介在する半田の半田厚さを所定の厚さにすることができる。   Here, the upper surface 12b of the semiconductor element 12 and the contact surface 42a are formed in parallel surfaces. Further, the upper surface 17c of the main body 17a and the lower end surface 17d of the heat mass leg 17b in the heat mass 17 are formed in parallel to each other. For this reason, when the upper surface 17c is in contact with the contact surface 42a, the lower end surface 17d parallel to the upper surface 17c and the upper surface 12b of the semiconductor element 12 facing the lower end surface 17d are parallel to each other. Therefore, in the state where the lifting of the heat mass 17 is restricted, the solder thickness between the opposing surfaces (the lower end surface 17d of the heat mass leg portion 17b and the upper surface 12b of the semiconductor element 12) is constant. That is, even if the heat mass 17 is lifted by the melted solder, the distance between the lower end surface 17d of the heat mass leg portion 17b and the upper surface 12b of the semiconductor element 12 becomes too large by bringing the heat mass 17 into contact with the regulating member 40. Can be regulated. Therefore, the solder thickness of the solder interposed between the lower end surface 17d of the heat mass leg portion 17b and the upper surface 12b of the semiconductor element 12 can be set to a predetermined thickness.

そして、半田付けの開始後、リフロー室２０内は、温度センサにより計測される半田の温度変化に合わせて、時間の経過とともに圧力が制御される。そして、リフロー室２０は、不活性ガス供給部３１からの不活性ガスの供給とガス排出部３３からのガスの排出により、室内でガスを流通させながら雰囲気圧力が所定圧に保持される。   After the start of soldering, the pressure in the reflow chamber 20 is controlled over time in accordance with the temperature change of the solder measured by the temperature sensor. In the reflow chamber 20, the atmospheric pressure is maintained at a predetermined pressure while the gas is circulated in the room by the supply of the inert gas from the inert gas supply unit 31 and the discharge of the gas from the gas discharge unit 33.

その後、半田シートＨａ，Ｈｂが完全に溶融したならば、加熱装置２８を停止させ、溶融半田が凝固する迄の間、冷却する。本実施形態のリフロー装置ＨＫでは、溶融半田を自然冷却させる。溶融した半田シートＨａ，Ｈｂは、半田温度が溶融温度未満に冷却されることによって凝固し、金属回路１３と半導体素子１２、及び半導体素子１２とヒートマス１７を接合する。このとき、規制部材４０には開放部４３が形成され、半田付け物は、規制部材４０外へ臨むようになっている。このため、溶融した半田シートＨａはリフロー装置ＨＫ内の雰囲気に直接曝された状態で自然冷却される。そして、リフロー室２０内で半田シートＨａ，Ｈｂが溶融凝固したならば、リフロー室２０内へのガスの供給を停止するとともにリフロー室２０内のガスをガス排出部３３により大気開放し、その後、半田溶融凝固後の半田付け物を取り出し、規制部材４０を取外す。   Thereafter, when the solder sheets Ha and Hb are completely melted, the heating device 28 is stopped and cooled until the molten solder is solidified. In the reflow apparatus HK of this embodiment, the molten solder is naturally cooled. The molten solder sheets Ha and Hb are solidified when the solder temperature is cooled below the melting temperature, and the metal circuit 13 and the semiconductor element 12 and the semiconductor element 12 and the heat mass 17 are joined. At this time, an opening 43 is formed in the restricting member 40, and the soldering object faces the outside of the restricting member 40. For this reason, the molten solder sheet Ha is naturally cooled while being directly exposed to the atmosphere in the reflow apparatus HK. Then, if the solder sheets Ha and Hb are melted and solidified in the reflow chamber 20, the supply of gas into the reflow chamber 20 is stopped and the gas in the reflow chamber 20 is released to the atmosphere by the gas discharge unit 33. The soldered product after the solder melting and solidification is taken out, and the regulating member 40 is removed.

その結果、金属回路１３と半導体素子１２とが半田層Ｈ１を介して接合されるとともに、該半田層Ｈ１における半導体素子１２の外縁の直下付近にフィレットＦが形成される。また、半導体素子１２とヒートマス１７とが半田層Ｈ２を介して接合されるとともに、該半田層Ｈ２における各ヒートマス脚部１７ｂの外縁の直下付近にフィレットＦが形成される。半田付けの際、規制部材４０によってヒートマス１７の浮き上がりを規制し、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとの間に介在する溶融半田の半田厚さを規制して所定の厚みとなるようにした。このため、溶融半田が冷却されてなる半田層Ｈ２は、所定の厚みを有し、かつヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄ全面が半田層Ｈ２に接合されている。   As a result, the metal circuit 13 and the semiconductor element 12 are joined via the solder layer H1, and a fillet F is formed in the solder layer H1 near the outer edge of the semiconductor element 12. Further, the semiconductor element 12 and the heat mass 17 are joined via the solder layer H2, and a fillet F is formed in the solder layer H2 near the outer edge of each heat mass leg 17b. At the time of soldering, the lifting of the heat mass 17 is regulated by the regulating member 40, and the solder thickness of the molten solder interposed between the lower end surface 17d of the heat mass leg 17b and the upper surface 12b of the semiconductor element 12 is regulated to a predetermined value. The thickness was adjusted. Therefore, the solder layer H2 formed by cooling the molten solder has a predetermined thickness, and the entire lower end surface 17d of the heat mass leg portion 17b is joined to the solder layer H2.

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）半導体素子１２にヒートマス１７を半田付けする半田付け方法において、半田溶融時のヒートマス１７の浮き上がりを規制する規制部材４０を半導体素子１２の上方に配置した。そして、半田溶融時のヒートマス１７の浮き上がりを、ヒートマス１７（上面１７ｃ）を規制部材４０（当接面４２ａ）に当接させることで規制するようにした。したがって、半田シートＨａの厚みにバラツキがあったり、ヒートマス１７の重心のズレ等によってヒートマス１７が半導体素子１２に対し傾いて載置されたりしていても、半田溶融時におけるヒートマス１７の高さを一定に維持し、ヒートマス１７と半導体素子１２との間隔を所定値にすることができる。よって、ヒートマス１７（ヒートマス脚部１７ｂ）と半導体素子１２との間に所定の厚みを有する半田層Ｈ２を形成することができ、ヒートマス１７と半導体素子１２との間に接合されない箇所が存在したり、半田層Ｈ２の厚みがばらつく不具合の発生を防止し、半導体装置１０の信頼性（品質）の低下を防止することができる。そして、溶融半田が凝固して半田付けが終了した後、ヒートマス１７は、フィレットＦが形成された半田層Ｈ２を介して半導体素子１２に接合されるため、ヒートマス１７の半導体素子１２に対する接合強度が高められる。 According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the soldering method in which the heat mass 17 is soldered to the semiconductor element 12, the regulating member 40 that regulates the lifting of the heat mass 17 when the solder is melted is disposed above the semiconductor element 12. Then, the lifting of the heat mass 17 at the time of melting the solder is regulated by bringing the heat mass 17 (upper surface 17c) into contact with the regulating member 40 (contact surface 42a). Therefore, even if the thickness of the solder sheet Ha varies, or the heat mass 17 is placed with an inclination with respect to the semiconductor element 12 due to a deviation of the center of gravity of the heat mass 17, the height of the heat mass 17 at the time of melting the solder is increased. The distance between the heat mass 17 and the semiconductor element 12 can be set to a predetermined value while being kept constant. Therefore, the solder layer H2 having a predetermined thickness can be formed between the heat mass 17 (heat mass leg portion 17b) and the semiconductor element 12, and there is a portion that is not joined between the heat mass 17 and the semiconductor element 12. Thus, it is possible to prevent the occurrence of a problem that the thickness of the solder layer H2 varies, and to prevent the reliability (quality) of the semiconductor device 10 from being lowered. Then, after the molten solder is solidified and the soldering is completed, the heat mass 17 is bonded to the semiconductor element 12 via the solder layer H2 in which the fillet F is formed. Therefore, the bonding strength of the heat mass 17 to the semiconductor element 12 is increased. Enhanced.

（２）規制部材４０は、半田付け時に金属回路１３上に載置可能な四本の脚部４１と、脚部４１に支持される規制部４２とを備える。また、規制部材４０は、溶融半田の表面張力に打ち勝つことが可能な重量を有する。したがって、規制部材４０を金属回路１３上に自立させ、かつ、半田溶融時の浮き上がりによって規制部材４０も浮き上がってしまうことが防止される。   (2) The restricting member 40 includes four leg portions 41 that can be placed on the metal circuit 13 during soldering, and a restricting portion 42 supported by the leg portions 41. Further, the regulating member 40 has a weight that can overcome the surface tension of the molten solder. Therefore, it is possible to prevent the regulating member 40 from being lifted due to the rising of the soldering member when the regulating member 40 is self-supporting on the metal circuit 13 and the solder is melted.

（３）規制部材４０を金属回路１３上に載置した状態では、ヒートマス１７の上面１７ｃと規制部材４０（規制部４２）の当接面４２ａ（下面）との間に間隙Ｔ２が空けられる。このため、半田溶融時に間隙Ｔ２の分だけ半田の逃げを許容させることができ、形成された半田層Ｈ２に均一なフィレットＦを良好に形成することができる。よって、フィレットＦによって、ヒートマス１７と半導体素子１２の間の半田接合部における応力緩和を行うことができる。   (3) In a state where the regulating member 40 is placed on the metal circuit 13, a gap T2 is provided between the upper surface 17c of the heat mass 17 and the contact surface 42a (lower surface) of the regulating member 40 (regulating portion 42). For this reason, the escape of the solder can be allowed by the gap T2 when the solder is melted, and the uniform fillet F can be satisfactorily formed on the formed solder layer H2. Therefore, the stress can be relieved at the solder joint between the heat mass 17 and the semiconductor element 12 by the fillet F.

（４）半導体素子１２上にヒートマス１７を半田付けする際に、規制部材４０を用いてヒートマス１７の浮き上がりを規制するようにした。ヒートマス１７は、過負荷によって起こる半導体素子１２の急激な温度上昇が発生した際、その熱の一部を吸収してヒートシンク１５による冷却能力の不足を補い半導体素子１２が過熱状態になることを抑制するものである。そして、所定の厚みを有し、かつフィレットＦが形成された半田層Ｈ２を介してヒートマス１７が半導体素子１２に接合されている。よって、本実施形態の半田付け方法によって得られる半導体装置１０によれば、半田層Ｈ２を介した半導体素子１２からヒートマス１７への伝熱性を良好とし、ヒートマス１７による熱吸収機能を確実に発揮させることができる。その結果として、半導体装置１０において、半導体素子１２が過熱状態になるのを抑制することができるとともに、フィレットＦによる半田層Ｈ２における応力緩和を行うことができる。   (4) When the heat mass 17 is soldered on the semiconductor element 12, the lifting of the heat mass 17 is regulated using the regulating member 40. When a rapid temperature rise of the semiconductor element 12 caused by an overload occurs, the heat mass 17 absorbs a part of the heat and compensates for a lack of cooling capacity by the heat sink 15 to suppress the semiconductor element 12 from being overheated. To do. The heat mass 17 is bonded to the semiconductor element 12 via the solder layer H2 having a predetermined thickness and having the fillet F formed thereon. Therefore, according to the semiconductor device 10 obtained by the soldering method of the present embodiment, the heat transfer from the semiconductor element 12 to the heat mass 17 via the solder layer H2 is good, and the heat absorption function by the heat mass 17 is reliably exhibited. be able to. As a result, in the semiconductor device 10, the semiconductor element 12 can be prevented from being overheated, and stress relaxation in the solder layer H <b> 2 by the fillet F can be performed.

（５）ヒートマス１７は複数のヒートマス脚部１７ｂを備え、各ヒートマス脚部１７ｂが半導体素子１２に半田付けされている。このため、ヒートマス１７の重心のずれや半田シートＨａの厚みのバラツキにより、半田付けされた各ヒートマス脚部１７ｂに対応する半田層Ｈ２の厚みにバラツキが生じやすい。しかし、規制部材４０を用いてヒートマス１７の浮き上がりを規制することで、ヒートマス脚部１７ｂと半導体素子１２との間隔を所定値にすることができるため、複数のヒートマス脚部１７ｂを所定の厚みを有する半田層Ｈ２を介して接合することができる。よって、規制部材４０を用いてヒートマス１７の浮き上がりを規制しながら半田付けを行う方法は、半導体素子１２に対して複数の半田接合部を有する半田付け対象物を半田付けする際に採用するのに特に有効である。   (5) The heat mass 17 includes a plurality of heat mass legs 17 b, and each heat mass leg 17 b is soldered to the semiconductor element 12. For this reason, the thickness of the solder layer H2 corresponding to each soldered heat mass leg 17b is likely to vary due to the deviation of the center of gravity of the heat mass 17 and the variation in the thickness of the solder sheet Ha. However, by restricting the lifting of the heat mass 17 using the regulating member 40, the distance between the heat mass leg portion 17b and the semiconductor element 12 can be set to a predetermined value, so that the plurality of heat mass leg portions 17b have a predetermined thickness. It can join via the solder layer H2 which has. Therefore, the method of performing soldering while regulating the lifting of the heat mass 17 using the regulating member 40 is used when soldering a soldering object having a plurality of solder joints to the semiconductor element 12. It is particularly effective.

（６）リフロー装置ＨＫは規制部材４０を備え、該規制部材４０を用いることで半田溶融時のヒートマス１７の浮き上がりを規制することができる。したがって、規制部材４０を備えたリフロー装置ＨＫを用い、半導体装置１０の製造方法における半田付け工程を行うことで、半田溶融時における半田厚さを規制し、所定の厚みを有する半田層Ｈ２を形成することができる。よって、ヒートマス１７と半導体素子１２が接合されない箇所が存在したり、半田層Ｈ２の厚みがばらつく不具合が無くなり、半導体装置１０の信頼性（品質）の低下を防止することができる。   (6) The reflow device HK includes a regulating member 40, and by using the regulating member 40, the lifting of the heat mass 17 at the time of melting the solder can be regulated. Therefore, by using the reflow device HK provided with the regulating member 40 and performing the soldering process in the manufacturing method of the semiconductor device 10, the solder thickness at the time of melting the solder is regulated and the solder layer H2 having a predetermined thickness is formed. can do. Therefore, there is no problem that the heat mass 17 and the semiconductor element 12 are not joined, or the thickness of the solder layer H2 varies, and the reliability (quality) of the semiconductor device 10 can be prevented from being lowered.

（７）規制部材４０は規制部４２の四隅に脚部４１を備え、隣り合う脚部４１の間には開放部４３が形成されている。このため、半田付け時に、半田シートＨａを加熱装置２８によって直接加熱することができる。また、溶融半田の冷却時においても、開放部４３を介して溶融半田がリフロー装置ＨＫ内の雰囲気に直接曝される。このため、例えば、規制部材４０に開放部４３が形成されず、半田シートＨａが規制部材４０に隠蔽された状態で半田シートＨａの加熱及び溶融半田の冷却が行われる場合に比して、加熱時は半田シートＨａを効率良く溶融させ、冷却時は溶融半田を効率良く冷却させることができ、半田付け作業の効率を向上させることができる。   (7) The restricting member 40 includes leg portions 41 at the four corners of the restricting portion 42, and open portions 43 are formed between the adjacent leg portions 41. For this reason, the solder sheet Ha can be directly heated by the heating device 28 at the time of soldering. Further, even when the molten solder is cooled, the molten solder is directly exposed to the atmosphere in the reflow apparatus HK via the opening 43. For this reason, for example, compared with the case where the opening 43 is not formed in the regulating member 40 and the solder sheet Ha is heated and the molten solder is cooled while the solder sheet Ha is concealed by the regulating member 40. At this time, the solder sheet Ha can be efficiently melted, and at the time of cooling, the molten solder can be efficiently cooled, so that the efficiency of the soldering operation can be improved.

（８）ヒートマス１７が電極を兼ねているため、半導体素子１２の上面にヒートマス１７が接合されても、ワイヤあるいはリードを半導体素子１２の電極に電気的に接合する作業が面倒にならない。   (8) Since the heat mass 17 also serves as an electrode, even if the heat mass 17 is bonded to the upper surface of the semiconductor element 12, the work of electrically bonding the wire or lead to the electrode of the semiconductor element 12 is not troublesome.

（９）規制部材４０は合成樹脂材料により形成されている。したがって、規制部材４０によって該規制部材４０が載置される金属回路１３の表面を傷つける虞を少なくすることができる。   (9) The restricting member 40 is made of a synthetic resin material. Therefore, the risk of damaging the surface of the metal circuit 13 on which the regulating member 40 is placed can be reduced.

（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施形態を図６にしたがって説明する。なお、第２の実施形態は、ヒートマス１７と規制部材４０とが一体化され、その他の構成は第１の実施形態と基本的に同様であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the heat mass 17 and the regulating member 40 are integrated, and other configurations are basically the same as those in the first embodiment, and therefore, detailed descriptions of the same parts are omitted. To do.

図６に示すように、規制部材４０における規制部４２の中央部には、該規制部４２を厚み方向に貫通するように平面視四角形状の貫通孔４２ｂが形成されている。そして、規制部４２の貫通孔４２ｂ内をヒートマス１７の本体１７ａが貫通しているとともに規制部材４０とヒートマス１７とが一体化されている。また、規制部材４０にヒートマス１７が一体化された状態において、規制部材４０を金属回路１３上に載置すると、各ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと、半導体素子１２の上面１２ｂとの間に所定の間隔（図示せず）が空くようになっている。なお、所定の間隔とは、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとを良好に接合するために必要な半田層Ｈ２の厚みと等しくなっている。また、ヒートマス１７は、規制部材４０の成形時にインサートされることで規制部材４０に一体化されている。なお、規制部材４０は絶縁性の合成樹脂材料で形成されている。   As shown in FIG. 6, a through hole 42 b having a rectangular shape in plan view is formed at the center of the restricting portion 42 of the restricting member 40 so as to penetrate the restricting portion 42 in the thickness direction. The main body 17a of the heat mass 17 passes through the through hole 42b of the restriction portion 42, and the restriction member 40 and the heat mass 17 are integrated. In addition, when the restriction member 40 is placed on the metal circuit 13 in a state where the heat mass 17 is integrated with the restriction member 40, the space between the lower end surface 17 d of each heat mass leg portion 17 b and the upper surface 12 b of the semiconductor element 12. A predetermined interval (not shown) is provided. Note that the predetermined interval is equal to the thickness of the solder layer H2 necessary for satisfactorily bonding the lower end surface 17d of the heat mass leg 17b and the upper surface 12b of the semiconductor element 12. Further, the heat mass 17 is integrated with the regulating member 40 by being inserted when the regulating member 40 is molded. The regulating member 40 is made of an insulating synthetic resin material.

さて、第２の実施形態の規制部材４０を用いて絶縁回路基板１１に対する半導体素子１２の半田付けを行うには、まず、金属回路１３上にヒートマス１７が一体化された規制部材４０を載置する。規制部材４０が金属回路１３上で自立している状態では、各ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとの間に半田シートＨａが介装されるとともに、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとの間に所定の間隔を空けた状態に保持される。   In order to solder the semiconductor element 12 to the insulating circuit board 11 using the regulating member 40 of the second embodiment, first, the regulating member 40 in which the heat mass 17 is integrated is placed on the metal circuit 13. To do. In a state where the regulating member 40 is self-supporting on the metal circuit 13, the solder sheet Ha is interposed between the lower end surface 17d of each heat mass leg portion 17b and the upper surface 12b of the semiconductor element 12, and the heat mass leg portion 17b. The lower end surface 17d of the semiconductor device 12 and the upper surface 12b of the semiconductor element 12 are held at a predetermined interval.

そして、半田付けの際には、半田シートＨａ，Ｈｂが溶融すると、溶融半田は表面積が小さくなる様に流動する。このとき、ヒートマス１７は、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとの間に所定の間隔が空くように規制部材４０に保持されている。このため、全てのヒートマス脚部１７ｂにおける下端面１７ｄと、対向する上面１２ｂの間に介在する溶融半田は所定の厚みを有するよう（厚くなりすぎないように）に半田厚さが規制される。また、ヒートマス１７が規制部材４０に保持されているため、半田シートＨａが溶融したとしても、ヒートマス１７が自重によって溶融半田に沈み込むことが防止され、溶融半田が薄くなり過ぎないように半田厚さが規制される。   In soldering, when the solder sheets Ha and Hb are melted, the molten solder flows so that the surface area becomes small. At this time, the heat mass 17 is held by the regulating member 40 so that a predetermined interval is provided between the lower end surface 17d of the heat mass leg portion 17b and the upper surface 12b of the semiconductor element 12. For this reason, the solder thickness is regulated so that the molten solder interposed between the lower end surface 17d of all the heat mass leg portions 17b and the opposed upper surface 12b has a predetermined thickness (so as not to be too thick). Further, since the heat mass 17 is held by the regulating member 40, even if the solder sheet Ha is melted, the heat mass 17 is prevented from sinking into the molten solder due to its own weight, and the solder thickness is set so that the molten solder does not become too thin. Is regulated.

そして、半田シートＨａ，Ｈｂが溶融、冷却後に半導体装置１０が製造される。この半導体装置１０においては、ヒートマス１７が半導体素子１２に接合されることにより、該ヒートマス１７に一体化された規制部材４０も半導体装置１０に一体化されている。そして、ヒートマス１７は、規制部材４０を貫通して規制部材４０外に露出しているため、ヒートマス１７はそのまま電極として使用可能となっている。   Then, after the solder sheets Ha and Hb are melted and cooled, the semiconductor device 10 is manufactured. In the semiconductor device 10, the heat mass 17 is joined to the semiconductor element 12, so that the regulating member 40 integrated with the heat mass 17 is also integrated with the semiconductor device 10. Since the heat mass 17 penetrates the regulating member 40 and is exposed to the outside of the regulating member 40, the heat mass 17 can be used as an electrode as it is.

したがって、この実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
（１０）半導体素子１２にヒートマス１７を半田付けする半田付け方法において、規制部材４０によってヒートマス１７を保持するようにした。したがって、半田溶融時における各ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと対向する半導体素子１２の上面１２ｂとの間隔を所定値に維持することができるとともに、溶融半田へのヒートマス１７の沈み込みを防止することができる。よって、ヒートマス１７（ヒートマス脚部１７ｂ）と半導体素子１２（上面１２ｂ）との間に所定の厚みを有する半田層Ｈ２を形成することができ、ヒートマス１７と半導体素子１２との間に接合されない箇所が存在したり、半田層Ｈ２の厚みがばらつく不具合の発生を防止し、半導体装置１０の信頼性（品質）の低下を防止することができる。 Therefore, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
(10) In the soldering method of soldering the heat mass 17 to the semiconductor element 12, the heat mass 17 is held by the regulating member 40. Therefore, the distance between the lower end surface 17d of each heat mass leg portion 17b and the upper surface 12b of the semiconductor element 12 facing the solder mass can be maintained at a predetermined value, and the sinking of the heat mass 17 into the molten solder is prevented. be able to. Therefore, the solder layer H2 having a predetermined thickness can be formed between the heat mass 17 (heat mass leg portion 17b) and the semiconductor element 12 (upper surface 12b), and the portion that is not bonded between the heat mass 17 and the semiconductor element 12 Or the occurrence of a problem that the thickness of the solder layer H2 varies, thereby preventing the reliability (quality) of the semiconductor device 10 from being deteriorated.

（１１）規制部材４０には貫通孔４２ｂが形成され、該貫通孔４２ｂにヒートマス１７の本体１７ａを貫通させるとともに保持させることで規制部材４０にヒートマス１７が一体化されている。このため、規制部材４０を用いてヒートマス１７を半導体素子１２に接合した状態では、ヒートマス１７は規制部材４０を貫通している。また、規制部材４０は絶縁性の材料で形成されている。よって、規制部材４０を金属回路１３上から取り外さなくてもヒートマス１７を電極として使用することができる。   (11) A through hole 42b is formed in the regulating member 40, and the heat mass 17 is integrated with the regulating member 40 by allowing the main body 17a of the heat mass 17 to penetrate and hold the through hole 42b. For this reason, in a state where the heat mass 17 is bonded to the semiconductor element 12 using the restriction member 40, the heat mass 17 penetrates the restriction member 40. The restricting member 40 is made of an insulating material. Therefore, the heat mass 17 can be used as an electrode without removing the regulating member 40 from the metal circuit 13.

（第３の実施形態）
次に、本発明を具体化した第３の実施形態を図７及び図８にしたがって説明する。なお、第３の実施形態は、規制部材４０にヒートマス１７を保持可能とした実施形態であり、その他の構成は第１の実施形態と基本的に同様であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. The third embodiment is an embodiment in which the heat mass 17 can be held on the regulating member 40, and other configurations are basically the same as those of the first embodiment. The detailed explanation is omitted.

図７及び図８に示すように、規制部材４０の下面には平面視四角形状をなす凹部４２ｃが形成され、該凹部４２ｃの上面に当接面４２ａが設けられている。また、凹部４２ｃにおいて、対向する一対の内面にはそれぞれボールプランジャ４６が設けられている。ボールプランジャ４６は、筒状をなすケース４７と該ケース４７内に収容されたバネ部材４８と、該バネ部材４８によってケース４７内から飛び出る方向へ付勢されたボール４９とからなる。そして、一対のボールプランジャ４６の間にヒートマス１７の本体１７ａが配設されると、バネ部材４８によって付勢されたボール４９が本体１７ａを押圧し、該押圧によって本体１７ａがボールプランジャ４６の間に保持されるようになっている。   As shown in FIGS. 7 and 8, a recess 42c having a square shape in plan view is formed on the lower surface of the regulating member 40, and a contact surface 42a is provided on the upper surface of the recess 42c. In the recess 42c, a ball plunger 46 is provided on each of a pair of opposed inner surfaces. The ball plunger 46 includes a cylindrical case 47, a spring member 48 accommodated in the case 47, and a ball 49 urged by the spring member 48 in the direction of jumping out of the case 47. When the main body 17 a of the heat mass 17 is disposed between the pair of ball plungers 46, the ball 49 urged by the spring member 48 presses the main body 17 a, and the main body 17 a is interposed between the ball plungers 46 by the pressing. Is supposed to be retained.

さて、第３の実施形態の規制部材４０を用いて絶縁回路基板１１に対する半導体素子１２の半田付けを行うには、まず、ヒートマス１７の本体１７ａを規制部４２の凹部４２ｃ内に配置するとともに、一対のボールプランジャ４６によって本体１７ａを保持させる。このとき、本体１７ａの上面１７ｃは、規制部４２の当接面４２ａに当接している。次に、ヒートマス１７を保持した規制部材４０を金属回路１３上に載置させる。このとき、各ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとの間に半田シートＨａが介装されるとともに、下端面１７ｄと上面１２ｂとの間に所定の間隔（図示せず）が空けられる。なお、所定の間隔とは、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとを良好に接合するために必要な半田層Ｈ２の厚み（所定の厚み）と等しくなっている。   In order to solder the semiconductor element 12 to the insulating circuit board 11 using the regulating member 40 according to the third embodiment, first, the main body 17a of the heat mass 17 is disposed in the recess 42c of the regulating portion 42, and The main body 17 a is held by the pair of ball plungers 46. At this time, the upper surface 17 c of the main body 17 a is in contact with the contact surface 42 a of the restricting portion 42. Next, the regulating member 40 holding the heat mass 17 is placed on the metal circuit 13. At this time, the solder sheet Ha is interposed between the lower end surface 17d of each heat mass leg 17b and the upper surface 12b of the semiconductor element 12, and a predetermined interval (not shown) is provided between the lower end surface 17d and the upper surface 12b. ). Note that the predetermined interval is equal to the thickness (predetermined thickness) of the solder layer H2 necessary for satisfactorily bonding the lower end surface 17d of the heat mass leg 17b and the upper surface 12b of the semiconductor element 12.

そして、半田付けの際には、半田シートＨａ，Ｈｂが溶融すると、溶融半田は表面積が小さくなる様に流動する。このとき、ヒートマス１７は、一対のボールプランジャ４６により、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとの間に所定の間隔が空くように規制部材４０に保持されている。このため、全てのヒートマス脚部１７ｂにおける下端面１７ｄと、対向する上面１２ｂの間に介在する溶融半田はその半田厚さが厚くなり過ぎることが規制され、所定の厚みとなる。また、ヒートマス１７が規制部材４０に保持されているため、半田シートＨａが溶融したとしても、ヒートマス１７が自重によって溶融半田に沈み込むことが防止され、半田厚さが薄くなり過ぎることが規制される。   In soldering, when the solder sheets Ha and Hb are melted, the molten solder flows so that the surface area becomes small. At this time, the heat mass 17 is held by the regulating member 40 by a pair of ball plungers 46 so that a predetermined interval is provided between the lower end surface 17d of the heat mass leg portion 17b and the upper surface 12b of the semiconductor element 12. For this reason, the molten solder interposed between the lower end surface 17d of all the heat mass leg portions 17b and the upper surface 12b facing each other is regulated to have a predetermined thickness. Further, since the heat mass 17 is held by the regulating member 40, even if the solder sheet Ha is melted, the heat mass 17 is prevented from sinking into the molten solder due to its own weight, and the solder thickness is regulated to be too thin. The

そして、半田シートＨａ，Ｈｂが溶融、冷却後に半導体装置１０が製造される。その後、ボールプランジャ４６による本体１７ａの保持状態を解除することにより、規制部材４０がヒートマス１７から取り外される。   Then, after the solder sheets Ha and Hb are melted and cooled, the semiconductor device 10 is manufactured. Thereafter, the restriction member 40 is removed from the heat mass 17 by releasing the holding state of the main body 17 a by the ball plunger 46.

したがって、この実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
（１２）規制部材４０にボールプランジャ４６を設け、該ボールプランジャ４６を用いてヒートマス１７を保持可能とした。このため、ヒートマス１７の保持位置を微調整することができ、ヒートマス脚部１７ｂの下端面１７ｄと半導体素子１２の上面１２ｂとの間隔を正確に調整して、ヒートマス１７と半導体素子１２との間に所定の厚みを有する半田層Ｈ２を形成することができる。 Therefore, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
(12) A ball plunger 46 is provided on the regulating member 40, and the heat mass 17 can be held using the ball plunger 46. For this reason, the holding position of the heat mass 17 can be finely adjusted, and the distance between the lower end surface 17d of the heat mass leg 17b and the upper surface 12b of the semiconductor element 12 is accurately adjusted, so that the space between the heat mass 17 and the semiconductor element 12 can be adjusted. A solder layer H2 having a predetermined thickness can be formed.

（第４の実施形態）
次に、本発明を具体化した第４の実施形態を図９にしたがって説明する。なお、第４の実施形態は、ヒートマス１７が規制部材４０に保持可能とした実施形態であり、その他の構成は第１の実施形態と基本的に同様であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。 (Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIG. Note that the fourth embodiment is an embodiment in which the heat mass 17 can be held by the regulating member 40, and other configurations are basically the same as those of the first embodiment, and therefore the same parts are described in detail. The detailed explanation is omitted.

図９（ａ）に示すように、ヒートマス１７は、直方体状をなす本体１７ａと該本体１７ａの下面１７ｇにおける四隅に形成された支持突部１７ｅとから形成されており、ヒートマス脚部１７ｂは削除されている。なお、支持突部１７ｅの本体１７ａからの突設長さ、すなわち、支持突部１７ｅの下端面１７ｆから本体１７ａの下面１７ｇまでの長さは、所定の長さとなっている。このため、支持突部１７ｅが半導体素子１２の上面１２ｂに載置された状態では、ヒートマス１７の下面１７ｇと半導体素子１２の上面１２ｂとの間には所定の間隔が空くようになっている。なお、所定の間隔とは、ヒートマス１７の下面１７ｇと半導体素子１２の上面１２ｂとを良好に接合するために必要な半田層Ｈ２の厚みと等しくなっている。   As shown in FIG. 9 (a), the heat mass 17 is formed of a rectangular parallelepiped main body 17a and support protrusions 17e formed at the four corners of the lower surface 17g of the main body 17a, and the heat mass leg 17b is deleted. Has been. The protruding length of the support protrusion 17e from the main body 17a, that is, the length from the lower end surface 17f of the support protrusion 17e to the lower surface 17g of the main body 17a is a predetermined length. For this reason, when the support protrusion 17 e is placed on the upper surface 12 b of the semiconductor element 12, a predetermined gap is provided between the lower surface 17 g of the heat mass 17 and the upper surface 12 b of the semiconductor element 12. Note that the predetermined distance is equal to the thickness of the solder layer H2 necessary for favorably bonding the lower surface 17g of the heat mass 17 and the upper surface 12b of the semiconductor element 12.

また、図９（ｂ）に示すように、支持突部１７ｅは、本体１７ａの下面１７ｇにおいて、ヒートマス１７の重心が、四つの支持突部１７ｅの内側に位置するように配置されている。そして、ヒートマス１７は、半導体素子１２の上面１２ｂ上の半田シートＨａを跨ぐようにして支持突部１７ｅが半導体素子１２の上面１２ｂに載置される。   Further, as shown in FIG. 9B, the support protrusion 17e is arranged on the lower surface 17g of the main body 17a so that the center of gravity of the heat mass 17 is located inside the four support protrusions 17e. In the heat mass 17, the support protrusion 17 e is placed on the upper surface 12 b of the semiconductor element 12 so as to straddle the solder sheet Ha on the upper surface 12 b of the semiconductor element 12.

さて、第４の実施形態のヒートマス１７を用いて絶縁回路基板１１に対する半導体素子１２の半田付けを行うには、まず、図９（ａ）に示すように、本体１７ａが半導体素子１２上の半田シートＨａを跨ぐようにしてヒートマス１７の支持突部１７ｅを半導体素子１２上に載置する。このとき、本体１７ａの上面１７ｃと規制部材４０の当接面４２ａとは当接している。   In order to solder the semiconductor element 12 to the insulating circuit board 11 using the heat mass 17 of the fourth embodiment, first, the main body 17a is soldered on the semiconductor element 12 as shown in FIG. The support protrusion 17e of the heat mass 17 is placed on the semiconductor element 12 so as to straddle the sheet Ha. At this time, the upper surface 17c of the main body 17a and the contact surface 42a of the regulating member 40 are in contact.

そして、半田付けの際には、溶融した半田シートＨａによってヒートマス１７を持ち上げるように作用する。しかし、ヒートマス１７は、上面１７ｃが当接面４２ａに当接し、ヒートマス１７の浮き上がりが規制されている。このため、ヒートマス１７の下面１７ｇと半導体素子１２の上面１２ｂとの間に介在する溶融半田はその半田厚さが厚くなり過ぎることが規制され、所定の厚みとなる。また、半田シートＨａが溶融したとしても、支持突部１７ｅが半導体素子１２の上面１２ｂに当接することによって本体１７ａが溶融半田に沈み込むことが防止され、溶融半田はその半田厚さが薄くなり過ぎることが規制される。そして、半田シートＨａ，Ｈｂが溶融、冷却後に半導体装置１０が製造される。   In soldering, the heat mass 17 is lifted by the molten solder sheet Ha. However, the upper surface 17c of the heat mass 17 is in contact with the contact surface 42a, and the lifting of the heat mass 17 is restricted. For this reason, the molten solder interposed between the lower surface 17g of the heat mass 17 and the upper surface 12b of the semiconductor element 12 is regulated to have a predetermined thickness. Even if the solder sheet Ha is melted, the main body 17a is prevented from sinking into the molten solder by the support protrusion 17e coming into contact with the upper surface 12b of the semiconductor element 12, and the solder thickness of the molten solder is reduced. Too much is regulated. Then, after the solder sheets Ha and Hb are melted and cooled, the semiconductor device 10 is manufactured.

したがって、この実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
（１３）規制部材４０によってヒートマス１７の浮き上がりを規制するとともにヒートマス１７の支持突部１７ｅによってヒートマス１７の溶融半田への沈み込みを防止するようにした。このため、ヒートマス１７と半導体素子１２との間に所定の厚みを有する半田層Ｈ２を形成することができる。また、ヒートマス１７の重心が内側に位置する多角形（四角形）の頂点位置に支持突部１７ｅが配置されている。このため、ヒートマス１７の重心側にヒートマス１７が傾くことが防止できる。 Therefore, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
(13) The lifting of the heat mass 17 is regulated by the regulating member 40 and the sinking of the heat mass 17 into the molten solder is prevented by the support protrusion 17e of the heat mass 17. For this reason, the solder layer H <b> 2 having a predetermined thickness can be formed between the heat mass 17 and the semiconductor element 12. In addition, a support protrusion 17e is disposed at the apex position of a polygon (rectangle) where the center of gravity of the heat mass 17 is located inside. For this reason, it is possible to prevent the heat mass 17 from being inclined toward the center of gravity of the heat mass 17.

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図１０に示すように、規制部材４０は半導体素子１２上に載置して使用してもよい。又は、図示しないが、規制部材４０は絶縁回路基板１１におけるセラミック基板１４上に載置して使用してもよい。 In addition, you may change the said embodiment as follows.
As shown in FIG. 10, the regulating member 40 may be used by being placed on the semiconductor element 12. Alternatively, although not shown, the regulating member 40 may be used by being placed on the ceramic substrate 14 in the insulated circuit board 11.

○ 図１１に示すように、絶縁回路基板１１（金属回路１３）上に複数（例えば、２個）の半導体素子１２が接合され、各半導体素子１２それぞれにヒートマス１７を１個ずつ半田付けする場合、各半導体素子１２に跨るようにヒートマス１７を一体化する。そして、この一体化されたヒートマス１７の浮き上がりを規制可能とするように規制部材４０における規制部４２のサイズを拡大してもよい。   As shown in FIG. 11, when a plurality of (for example, two) semiconductor elements 12 are joined on an insulating circuit substrate 11 (metal circuit 13), and one heat mass 17 is soldered to each semiconductor element 12. The heat mass 17 is integrated so as to straddle each semiconductor element 12. And you may enlarge the size of the control part 42 in the control member 40 so that the floating of this integrated heat mass 17 can be controlled.

○ 図１１に示すように、表面に電極を備えない半導体素子１２に、半田付け対象物としての電極４５を半田付けする際に規制部材４０によって電極４５の浮き上がりを規制して半田付けしてもよい。この規制部材４０においては、規制部４２から電極４５に向けて突部４０ｃが延設され、該突部４０ｃが電極４５の浮き上がりを規制する。また、規制部材４０が半導体素子１２上に載置された状態では、電極４５と突部４０ｃとの間には所定の間隙Ｔ２が空けられる。突部４０ｃにおいて、電極４５に対向する下端面が当接面を形成している。   As shown in FIG. 11, when the electrode 45 as the soldering object is soldered to the semiconductor element 12 having no electrode on the surface, the lifting of the electrode 45 is regulated by the regulating member 40 and soldered. Good. In the restriction member 40, a protrusion 40 c extends from the restriction portion 42 toward the electrode 45, and the protrusion 40 c restricts the lifting of the electrode 45. In the state where the regulating member 40 is placed on the semiconductor element 12, a predetermined gap T2 is provided between the electrode 45 and the protrusion 40c. In the protrusion 40c, the lower end surface facing the electrode 45 forms a contact surface.

○ 規制部材４０は金属回路１３又は半導体素子１２上に載置された状態において、ヒートマス１７及び半導体素子１２全体を覆うように下方が開口する箱状に形成されていてもよい。この場合、規制部材４０は開放部４３を備えておらず、また、規制部材４０の側壁全体が脚部であり、天板部が規制部４２となる。   The regulating member 40 may be formed in a box shape whose bottom is open so as to cover the heat mass 17 and the entire semiconductor element 12 when placed on the metal circuit 13 or the semiconductor element 12. In this case, the restricting member 40 does not include the opening portion 43, the entire side wall of the restricting member 40 is a leg portion, and the top plate portion is the restricting portion 42.

○ 半田付け対象物をヒートマス１７とした場合、ヒートマス１７は複数に分割されたヒートマス脚部１７ｂではなく一つのヒートマス脚部１７ｂを備えたタイプであってもよい。   When the soldering object is the heat mass 17, the heat mass 17 may be of a type provided with one heat mass leg 17b instead of the plurality of divided heat mass legs 17b.

○ 第３の実施形態において、ボールプランジャ４６を絶縁性を有するように形成した場合においては、規制部材４０を絶縁材料によって形成しなくてもよい。
○ 第４の実施形態において、ヒートマス１７には３以上の支持突部１７ｅが形成され、ヒートマス１７の重心が内側に位置する多角形の頂点位置に３以上の支持突部１７ｅを配置してもよい。そして、支持突部１７ｅの数、形状、配置位置は任意に変更してもよい。 In the third embodiment, when the ball plunger 46 is formed so as to have an insulating property, the regulating member 40 may not be formed of an insulating material.
In the fourth embodiment, three or more support protrusions 17e are formed on the heat mass 17, and the three or more support protrusions 17e are arranged at the apex position of the polygon where the center of gravity of the heat mass 17 is located inside. Good. The number, shape, and arrangement position of the support protrusions 17e may be arbitrarily changed.

○ 第３の実施形態において、半田が溶融され、冷却した後は、ボールプランジャ４６による本体１７ａの保持を解除してもよい。
○ 金属回路１３上又は半導体素子１２上に規制部材４０が載置された状態において、ヒートマス１７の上面１７ｃと規制部材４０の当接面４２ａ（下面）との間に間隙Ｔ２を空けず、ヒートマス１７の上面１７ｃと規制部材４０の当接面４２ａとを接触させて半田付けを行ってもよい。 In the third embodiment, after the solder is melted and cooled, the holding of the main body 17a by the ball plunger 46 may be released.
○ In a state where the regulating member 40 is placed on the metal circuit 13 or the semiconductor element 12, the gap between the upper surface 17 c of the heat mass 17 and the contact surface 42 a (lower surface) of the regulating member 40 is not left, and the heat mass 17 may be soldered by bringing the upper surface 17c of the member 17 into contact with the contact surface 42a of the restricting member 40.

○ 一つの半導体素子１２に複数のヒートマス１７を接合してもよい。この場合、ヒートマス１７を分割することにより熱応力が緩和される。
○ 半導体素子１２の絶縁回路基板１１への半田付けと、ヒートマス１７の半導体素子１２への半田付けとを高周波誘導加熱により一度の工程で行うようにしてもよい。この場合、半導体素子１２の絶縁回路基板１１への半田付け工程及びヒートマス１７の半導体素子１２への半田付け工程で要する合計時間を短縮することができる。 A plurality of heat masses 17 may be bonded to one semiconductor element 12. In this case, thermal stress is relieved by dividing the heat mass 17.
The soldering of the semiconductor element 12 to the insulated circuit board 11 and the soldering of the heat mass 17 to the semiconductor element 12 may be performed in a single step by high frequency induction heating. In this case, the total time required for the soldering process of the semiconductor element 12 to the insulated circuit board 11 and the soldering process of the heat mass 17 to the semiconductor element 12 can be shortened.

○ 半導体素子１２の絶縁回路基板１１への半田付けと、ヒートマス１７の半導体素子１２への半田付けとを高周波誘導加熱により一度の工程で行う場合、半導体素子１２と絶縁回路基板１１とを接合する半田（半田シートＨｂ）の溶融温度が、ヒートマス１７と半導体素子１２とを接合する半田（半田シートＨａ）の溶融温度より低いものを使用してもよい。半導体素子１２の半田付け及びヒートマス１７の半田付けを一度の工程で行う場合、ヒートマス１７の加熱により、ヒートマス１７と半導体素子１２との間に介在する半田及び半導体素子１２と絶縁回路基板１１との間に介在する半田の両者を溶融させる必要があるため、ヒートマス１７の熱が伝導され易い前者の半田の溶融温度が高い方が好ましい。   When the soldering of the semiconductor element 12 to the insulating circuit board 11 and the soldering of the heat mass 17 to the semiconductor element 12 are performed in a single process by high frequency induction heating, the semiconductor element 12 and the insulating circuit board 11 are joined. You may use the melting temperature of solder (solder sheet Hb) lower than the melting temperature of the solder (solder sheet Ha) which joins the heat mass 17 and the semiconductor element 12. When the soldering of the semiconductor element 12 and the soldering of the heat mass 17 are performed in a single process, the solder between the heat mass 17 and the semiconductor element 12 and the semiconductor element 12 and the insulating circuit substrate 11 are heated by the heating mass 17. Since it is necessary to melt both of the intervening solders, it is preferable that the melting temperature of the former solder, in which the heat of the heat mass 17 is easily conducted, be higher.

○ 銅製あるいはアルミニウム製のヒートマス１７の中に強磁性体の部分を含むようにしてもよい。例えば、鉄製あるいはニッケル製の板やバーを設ける。この場合、誘導加熱によりヒートマス１７が加熱され易くなる。   O The ferromagnetic mass may be included in the heat mass 17 made of copper or aluminum. For example, an iron or nickel plate or bar is provided. In this case, the heat mass 17 is easily heated by induction heating.

○ 絶縁回路基板１１上に金属回路１３が１個形成される構成に限らず、金属回路１３が複数形成されるとともに、各金属回路１３上に半導体素子１２がそれぞれ接合された構成としてもよい。   Not only the structure in which the single metal circuit 13 is formed on the insulating circuit board 11 but also a structure in which a plurality of metal circuits 13 are formed and the semiconductor element 12 is joined to each metal circuit 13 may be employed.

○ 半田付けに使用する半田は半田シートＨａに限らず、半田ペーストを使用してもよい。そして、半導体素子１２の上面に塗布された半田ペーストの上にヒートマス１７を載置した状態で半田付けを行うようにしてもよい。   ○ Solder used for soldering is not limited to the solder sheet Ha, and solder paste may be used. Then, soldering may be performed in a state where the heat mass 17 is placed on the solder paste applied to the upper surface of the semiconductor element 12.

○ 溶融した半田の表面張力に対して規制部材４０の重量が不足する場合、規制部材４０の上にさらに錘を載置して半田付けを行なってもよい。
○ 半導体装置１０は、車載用に限らず他の用途に使用するものに適用してもよい。 If the weight of the regulating member 40 is insufficient with respect to the surface tension of the melted solder, a weight may be further placed on the regulating member 40 and soldered.
The semiconductor device 10 may be applied not only to in-vehicle use but also to other uses.

第１の実施形態における半導体装置を概略的に示す断面図。1 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device according to a first embodiment. 半田付け装置を概略的に示す平面図。The top view which shows a soldering apparatus roughly. 金属回路上に規制部材を載置した状態を示す斜視図。The perspective view which shows the state which mounted the regulating member on the metal circuit. 金属回路上に規制部材を載置した状態を示す正面図。The front view which shows the state which mounted the control member on the metal circuit. 規制部材によってヒートマスの浮き上がりを規制した状態を示す正面図。The front view which shows the state which controlled the lifting of the heat mass by the control member. 第２の実施形態において規制部材を貫通したヒートマスを示す斜視図。The perspective view which shows the heat mass which penetrated the control member in 2nd Embodiment. 第３の実施形態においてヒートマスを規制部材により保持した状態の正面図。The front view of the state which hold | maintained the heat mass with the control member in 3rd Embodiment. 第３の実施形態におけるヒートマスの保持状態を示す部分拡大断面図。The partial expanded sectional view which shows the holding | maintenance state of the heat mass in 3rd Embodiment. （ａ）は第４の実施形態において半導体素子上にヒートマスを載置した状態を示す正面図、（ｂ）はヒートマスを示す斜視図。(A) is a front view which shows the state which mounted the heat mass on the semiconductor element in 4th Embodiment, (b) is a perspective view which shows a heat mass. 半導体素子上に規制部材を載置した状態を示す斜視図。The perspective view which shows the state which mounted the control member on the semiconductor element. ヒートマス及び規制部材の別例を示す正面図。The front view which shows another example of a heat mass and a control member. 特許文献１に開示の背景技術を示す断面図。Sectional drawing which shows the background art disclosed in Patent Document 1. 特許文献２に開示の背景技術を示す斜視図。The perspective view which shows the background art of an indication in patent document 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

Ｈａ…半田としての半田シート、ＨＫ…半田付け装置としてのリフロー装置、Ｔ２…間隙、１０…半導体装置、１１…回路基板としての絶縁回路基板、１２…半導体素子、１２ｂ…上面、１７…半田付け対象物としてのヒートマス、１７ｂ…ヒートマス脚部、１７ｃ…上面、１７ｄ…下面としての下端面、１７ｅ…支持突部、１７ｇ…下面、４０…規制部材、４１…脚部、４２…規制部、４２ａ…規制部材の下面としての当接面、４３…開放部、４５…半田付け対象物としての電極。   Ha ... solder sheet as solder, HK ... reflow device as soldering device, T2 ... gap, 10 ... semiconductor device, 11 ... insulated circuit board as circuit board, 12 ... semiconductor element, 12b ... upper surface, 17 ... soldering Heat mass as an object, 17b ... heat mass leg, 17c ... upper surface, 17d ... lower end surface as a lower surface, 17e ... support projection, 17g ... lower surface, 40 ... regulating member, 41 ... leg, 42 ... regulating portion, 42a ... Abutting surface as the lower surface of the regulating member, 43 ... Open portion, 45 ... Electrode as a soldering object.

Claims (10)

回路基板上の半導体素子に半田付け対象物を半田付けする半田付け方法であって、
前記半導体素子上に半田及び半田付け対象物を積層載置した後、半田溶融時における半田厚さを規制する規制部材を、前記半田付け対象物の上面と該上面に対向する前記規制部材の下面との間に間隙を空けて回路基板上又は半導体素子上に載置し、その載置状態で前記半田を溶融させて半導体素子に半田付け対象物を半田付けすることを特徴とする半田付け方法。 A soldering method for soldering an object to be soldered to a semiconductor element on a circuit board,
After the solder and the soldering object are stacked on the semiconductor element, a regulating member that regulates the solder thickness at the time of melting the solder is an upper surface of the soldering object and a lower surface of the regulating member facing the upper surface. Is placed on a circuit board or a semiconductor element with a gap therebetween, and the solder is melted in the placed state to solder an object to be soldered to the semiconductor element. . 回路基板上の半導体素子に半田付け対象物を半田付けする半田付け方法であって、
前記半導体素子上に半田及び半田付け対象物を積層載置した後、半田溶融時における半田厚さを規制する規制部材によって前記半田付け対象物を保持し、保持された半田付け対象物の下端面と前記半導体素子の上面との間に所定の間隔が空くように前記規制部材を回路基板上又は半導体素子上に載置し、その載置状態で前記半田を溶融させて半導体素子に半田付け対象物を半田付けすることを特徴とする半田付け方法。 A soldering method for soldering an object to be soldered to a semiconductor element on a circuit board,
After the solder and the soldering object are stacked on the semiconductor element, the soldering object is held by a regulating member that regulates the solder thickness when the solder is melted, and the lower end surface of the held soldering object The regulating member is placed on the circuit board or the semiconductor element so that a predetermined interval is provided between the semiconductor element and the upper surface of the semiconductor element, and the solder is melted in the placed state to be soldered to the semiconductor element. A soldering method characterized by soldering an object . 前記規制部材が回路基板上又は半導体素子上に載置された状態において、前記規制部材の下面と半導体素子の上面とは平行であるとともに半田付け対象物の上面と下面とは平行である請求項１に記載の半田付け方法。 In a state where the regulating member is placed on a circuit board or a semiconductor device, according to claim the upper and lower surfaces along with the upper surface of the lower surface of the semiconductor element of the regulating member is parallel soldering object is parallel soldering method described in 1. 前記半田付け対象物は、下面に支持突部を備え、該支持突部を脚として自立可能である請求項１又は請求項３に記載の半田付け方法。 The soldering method according to claim 1 , wherein the object to be soldered includes a support protrusion on a lower surface, and can be self-supporting with the support protrusion as a leg. 前記半田付け対象物は、前記半導体素子に熱的に結合されるヒートマスである請求項
１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の半田付け方法。 Claim wherein the soldering object is a heat mass that is thermally coupled to the semiconductor element
The soldering method as described in any one of Claims 1-4 . 前記ヒートマスは複数のヒートマス脚部を備え、該ヒートマスは複数のヒートマス脚部によって複数箇所が半導体素子に半田付けされる請求項５に記載の半田付け方法。 The soldering method according to claim 5 , wherein the heat mass includes a plurality of heat mass legs, and the heat mass is soldered to a semiconductor element at a plurality of locations by the plurality of heat mass legs. 回路基板上の半導体素子に半田付け対象物を半田付けするための半田付け装置であって、
前記半田付け対象物上に配置される規制部材を備え、
前記規制部材は、前記半田付け対象物の上面と該上面に対向する前記規制部材の下面との間に間隙を空けて回路基板上又は半導体素子上に載置され、
載置された前記規制部材により、半田溶融時における半田厚さを規制して半田付けすることを特徴とする半田付け装置。 A soldering apparatus for soldering an object to be soldered to a semiconductor element on a circuit board,
Comprising a regulating member disposed in front Symbol soldering object on,
The regulating member is placed on the circuit board or the semiconductor element with a gap between the upper surface of the soldering object and the lower surface of the regulating member facing the upper surface,
A soldering apparatus, wherein soldering is performed by regulating a solder thickness at the time of solder melting by the placed regulating member. 回路基板上の半導体素子に半田付け対象物を半田付けするための半田付け装置であって、
前記半田付け対象物を保持する規制部材を備え、
前記規制部材は、該規制部材によって保持された半田付け対象物の下端面と前記半導体素子の上面との間に所定の間隔が空くように回路基板上又は半導体素子上に載置され、
載置された前記規制部材により、半田溶融時における半田厚さを規制して半田付けすることを特徴とする半田付け装置。 A soldering apparatus for soldering an object to be soldered to a semiconductor element on a circuit board,
A regulating member for holding the soldering object;
The regulating member is placed on the circuit board or the semiconductor element so that a predetermined interval is left between the lower end surface of the soldering object held by the regulating member and the upper surface of the semiconductor element,
A soldering apparatus, wherein soldering is performed by regulating a solder thickness at the time of solder melting by the placed regulating member . 回路基板上の半導体素子に半田付け対象物を半田付けするための半田付け装置であって、
前記回路基板上又は半導体素子上に載置され、前記半田付け対象物上に配置される規制部材を備え、
前記規制部材は前記回路基板上又は半導体素子上に載置可能な複数の脚部と、前記脚部に支持されるとともに該規制部材が回路基板上又は半導体素子上に載置された状態で、前記半田上に配置される規制部とを備え、隣り合う脚部の間には、規制部の下側を規制部材外へ臨ませる開放部が形成されており、
載置された前記規制部材により、半田溶融時における半田厚さを規制して半田付けすることを特徴とする半田付け装置。 A soldering apparatus for soldering an object to be soldered to a semiconductor element on a circuit board,
A regulation member placed on the circuit board or semiconductor element and disposed on the soldering object;
The regulating member is supported by the legs and a plurality of legs that can be placed on the circuit board or the semiconductor element, and the regulating member is placed on the circuit board or the semiconductor element. A restriction portion disposed on the solder, and between the adjacent leg portions, an open portion is formed to expose the lower side of the restriction portion to the outside of the restriction member ,
A soldering apparatus , wherein soldering is performed by regulating a solder thickness at the time of solder melting by the placed regulating member . 請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の半田付け方法を半田付け工程に使用する半導体装置の製造方法。 The manufacturing method of the semiconductor device which uses the soldering method as described in any one of Claims 1-6 for a soldering process.
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